Теоретическая часть. Протекая по телу человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биоэлектрическое (биофизическое) воздействие.

Протекая по телу человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биоэлектрическое (биофизическое) воздействие.

Термическое воздействие выражается в ожогах и термических разрушениях тонкой структуры живых тканей, как на поверхности тела, так и внутри организма.

Электролитическое воздействие заключается в электролитическом (за счет процесса электролиза) разрушении жидких биологических растворов и крови внутри тканей организма.

Биоэлектрическое воздействие является специфическим раздражающим воздействием, которое связано с нарушением работы управляющих воздействий биотоков мозга на мышцы и внутренние органы через нервную систему.

Известно, что максимальная величина управляющего биотока мозга, протекающего по нервной системе, не превышает 30 мкА, а электрические токи прикосновения, вызывающие негативное воздействие на организм человека, составляют обычно десятки мА, т. е. их величина на три порядка выше. Такие высокие значения токов, которые могут протекать по нервным тканям, практически поглощают управляющие биотоки мозга, что приводит к нарушению работы мышц и в свою очередь может привести к эффекту «приковывания» человека к месту прикосновения, к остановке работы сердца и дыхания.

Человек начинает ощущать протекающий через тело ток промышленной частоты величиной 0, 6...1, 5 мА. Величину тока 0, 6 мА принято называть порогом ощутимого тока. При величине тока менее 6 мА у людей ещё не наблюдается эффект «приковывания», поэтому эта величина называется порогом отпускающего тока.

При протекании электрического тока величиной более 22 мА человек не может самостоятельно отпустить токоведущую часть, к которой он случайно прикоснулся. Эта величина называется порогом неотпускающего тока.

Порог фибрилляционного тока определяется величиной, характерной для порога смертельного воздействия, решающим фактором при котором является нарушение работы сердца в результате фибрилляции, Фибрилляция сердца - процесс сердечной деятельности, возникающий при отсутствии биотоков, управляющих циклом сердечной деятельности, которые поглощаются большим током высокого напряжения промышленной частоты от внешнего источника, и характеризующийся угасающим хаотическим и разновремённым сокращением отдельных волокон сердечной мышцы до полной остановки работы сердца. Порог электрического тока от внешнего источника, протекание которого по телу человека вызывает фибрилляцию сердца, существенно зависит от продолжительности его протекания по организму.

В качестве предельных допустимых уровней (ПДУ) напряжений и токов прикосновения принимаются пороговые значения, превышение которых может вызвать смертельный исход. Эти значения ПДУ (ГОСТ 12.1.038-82) иногда называют критериальными.

Степень опасности воздействия электрического тока на организм человека определяется не только величиной тока (величиной напряжения), но зависит также от следующих основных факторов:

– продолжительности протекания тока через организм человека;

– пути тока через тело человека;

– рода тока (переменный, постоянный) и частоты переменного тока;

– условий внешней среды (влажность, запылённость, загазованность, высокая температура окружающей среды).

Величина тока, проходящею через тело человека, является основным фактором опасного воздействия. Она зависит от параметров электрической сети и электрического сопротивления тела человека.

Полное электрическое сопротивление тела человека обладает сложными нелинейными характеристиками и, в частности, зависит от величины напряжения. При напряжении выше 100 В, приложенному к электрической цепи через тело человека, электрическое сопротивление становиться равным внутреннему сопротивлению, т.е. характеризуется удельным электрическим сопротивлением внутренних тканей организма без участия сопротивления наружного слоя кожи. Это сопротивление в среднем может быть оценено в пределах 330...660 Ом и зависит от пути протекания электрического тока через тело человека.

При напряжении электрической цепи, проходящей через тело человека, менее 100 В, электрическое сопротивление тела возрастает за счет влияния на него электрического сопротивления наружного слоя кожи и может превышать 7000 Ом. В качестве расчётного значения электрического сопротивления тела человека принимается величина R_h = 1000 Ом.

Случаи поражения человека электрическим током возможны только при его прикосновении к двум точкам, между которыми имеется напряжение прикосновения, в результате чего ток, проходящий через тело человека может образовать электрическую цепь.

Кроме электрического сопротивления тела человека величина силы тока электрической цепи, проходящей через тело человека, зависит от ряда факторов электрической установки:

– напряжение сети;

– режима нейтрали электрической сети;

– значений сопротивлений изоляции и емкости нулевого и фазных проводов относительно земли.

Включение человека в электрическую цепь является, как правило, случайным процессом, возникающим при пользовании работником неисправным оборудованием: при случайном повреждении электрического оборудования во время работы, при случайном прикосновении к электрооборудованию, находящемуся под напряжением, когда, по мнению работника, оно должно было быть отключено, при прикосновении к металлическому оборудованию, на которое случайно из-за повреждения выносится потенциал электрической установки. Все эти случаи в дальнейшем называем прикосновением или ситуацией прикосновения человека в электрических сетях, что равнозначно касанию человека к фазе электрической сети.

В общем случае включение человека в электрическую цепь может быть однофазным, когда он касается одного фазного провода и земли, или двухфазным когда он касается двух фазных проводов.

Наиболее опасным и чрезвычайно редким случаем прикосновения является двухфазное. В этом случае через тело человека проходит максимально возможный ток, величина которого не зависит от схемы электрической сети, режима нейтрали и других параметров электрической установки.

Однофазное включение тела человека и электрическую цепь является наиболее частым случаем, при котором происходит электрическая травма людей, но менее опасным, чем двухфазное, потому что ток, проходящий через тело человека оказывается в раз меньше двухфазного включения

; , (1)

где I_{h Ф}, I_{h Л} – ток, проходящий через тело человека при однофазном и двухфазном включении тела человека в электрическую цепь соответственно, А;

U _Ф, U _Л – фазное и линейное напряжение электроустановки, В;

R_h – электрическое сопротивление тела человека, Ом.

В практике эксплуатации электрического оборудования ток, проходящий через тело человека, редко определяется только напряжением электрической сети и электрическим сопротивлением тела человека. Этот ток значительно уменьшается за счет использования обуви с подошвой из полимеров, изолированных покрытий полов помещений (дерево, линолеум и др.), применения технических защитных средств защитного заземления и зануления, а также средств индивидуальной защиты.