Факторы, влияющие на исход поражения током

Основной поражающий фактор при контакте человека с токоведущими частями - собственно электрический ток. При этом исход несчастного случая зависит не только от величины тока, протекающего через тело человека, но и от других параметров (таких как род тока, его частота, путь тока, длительность протекания).

Значение тока I_h, протекающего через тело человека. Значение тока I_h зависит от рабочего напряжения сети и U_РАБ, к которой прикоснулся человек, и сопротивления контура тока. Это сопротивление в режиме однофазного прикосновения равно сумме сопротивлений: тела человека R_h, обуви и полов R_ДОБ, а также сопротивления утечки через изоляцию или сопротивление заземления Z_У.

В зависимости от этих параметров, ток I_h может быть или меньше порогового ощутимого тока (в этом случае поражение током исключается), или больше порогового неотпускающего или фибрилляционного (тогда возможен летальный исход).

Если предположить, что человек стоит босыми ногами на земле и прикасается к фазе сети с глухозаземленной нейтралью (наиболее тяжелый случай), то значение сопротивления контура тока I_h в основном, будет зависеть от сопротивления тела человека.

Сопротивление тела человека. Сопротивление тела человека можно упрощенно смоделировать схемой, приведенной на рис. 1.12.

Рисунок 5 ¾ Схема, моделирующая сопротивление тела человека

На рисунке 5 обозначены: r_K и С_К - сопротивление и емкость кожного покрова в местах входа и выхода тока; r_В - сопротивление внутренних органов. Ориентировочная зависимость сопротивления Rh от приложенного напряжения показана на рисунке 6.

Из рисунка 6 видно, что в диапазоне 0...100 В с увеличением напряжения U_ПР сопротивление R_h, резко уменьшается, а в диапазоне 100 В и выше - практически не изменяется, находясь на уровне 1 кОм. Считают, что на этом интервале происходит пробой кожных покровов, в результате чего сопротивление тела человека становится равным сопротивлению внутренних органов R_h = r_В. Поэтому обычно в расчетах условий электробезопасности принимают R_h = 1 кОм.

Рисунок 6 ¾ Зависимость сопротивления тела человека от напряжения прикосновения

Сопротивление r_В у всех людей приблизительно одинаково, а вот сопротивление кожных покровов рук различно. Последнее зависит от многих факторов - индивидуальных природных качеств, профессии работника, степени увлажненности, загрязнения и пр. У некоторых людей оно может превышать 1 МОм, сохраняя этот уровень при приложенном напряжении. Кожа с таким сопротивлением - надежный защитник от поражения током.

Действительно, в режиме двухполюсного прикосновения к сети напряжением 220 В (когда человек касается двух разноименных токов едущих частей) U_ПР =220В. Ток через тело человека с ослабленной кожей

I_h = U_ПР / R_h = 220 В/1 кОм = 220 мА,

т.е. существенно превышает значение порогового неотпускающего тока. Если сопротивление кожного покрова равно 1 МОм, то

I_h = U_ПР / R_h = 220 В/1 МОм = 0, 22 мА,

т.е. существенно ниже порогового ощутимого тока. В первом случае человек может погибнуть, во втором - даже не почувствует напряжения на токоведущих частях (" человек-изолятор").

Род тока. Считается, что при напряжениях ниже 300 В переменный ток опасней постоянного. Теоретическое обоснование этого мнения отсутствует, однако имеется экспериментальное подтверждение по значениям пороговых токов.

Частота тока. Частота тока определяющим образом влияет на технико-экономические характеристики электрооборудования (сложность конструкции, массо-габаритные показатели пр.). Промышленная частота 50 Гц (за рубежом 60 Гц) оказалась оптимальной с точки зрения конструктивных параметров электрических машин.

Позднее практика эксплуатации электроустановок показала, что ток частотой 50 Гц наиболее опасен для человека. На рисунке 7 приведен ориентировочный график зависимости порогового неотпускающего тока (ПИТ) от частоты.

Рисунок 7 ¾ Зависимость значения порогового неотпускающего тока от частоты

Минимум кривой, условно принятой за 1, 0, находится вблизи точки 50 Гц. Это означает, что при таком токе человек не сможет самостоятельно освободиться от токоведущей части только при частоте тока 50 Гц; при тех же значениях токов любой другой частоты судорожной реакции организма не возникает.

Длительность протекания тока. С увеличением длительности Протекания тока повышается вероятность негативного (летального) исхода, а именно: за счет нагрева тканей, повышения потоотделения и других факторов сопротивление кожного покрова уменьшается и ток будет возрастать; при судороге контакт с токоведущими частями также улучшается - за счет увеличения усилия при сжатии пальцев. В результате усиливается действие тока на центральную нервную систему.

Значение напряжения электроустановки. Основной поражающий фактор - это ток через тело человека. Чем выше напряжение, тем больше и значение тока I_h. Поэтому с увеличением напряжения опасность его возрастает.

Таблица 1 ¾ Наибольшие допустимые напряжения прикосновения U_ПР и токи I_h в зависимости от времени (не более 10 с)

Путь тока. Путь тока определяется местами входа и выхода тока на теле пострадавшего (рисунок 8). Если на пути тока оказываются жизненно важные органы - сердце, головной мозг, легкие, то опасность смертельного поражения весьма велика.

Рисунок 8 ¾ Возможные пути тока через тело человека: «ладонь-ладонь» (а), «ладонь-ступни» (б), «ступня-ступня» (в)

При других путях биологическое действие тока ограничивается рефлекторными цепями; при этом опасность тяжелого поражения сохраняется, но вероятность его резко снижается.

Наиболее часто возникает путь «ладонь-ладонь» (до 40%), за ним следует путь «ладонь-ступни» (до 35%). Летальный исход при протекании тока по этим путям достигает 80%. При прикосновении и токе по пути " нога-нога", не охватывающем жизненно важные органы, количество смертельных исходов не превышают 15%.