Дайджест - промышленная безопасность. Производственная безопасность. Индивидуальные свойства человека

Главным и определяющим фактором воздействия является величина электрического тока. Чем больше величина тока, тем опаснее его действие.

Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него тока при следующих значениях:

I ощ = (0,6 - 1,5) мА – для переменного тока частотой f = 50 Гц;

I ощ = (5 - 7) мА – для постоянного тока.

Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами. Для переменного тока характер ощущения проявляется в виде пощипывания, дрожания пальцев, для постоянного тока – в виде зуда, ощущения нагрева.

При дальнейшем увеличении величины тока возникает второе пороговое значение – это неотпускающие или удерживающие токи. При этом происходит судорожное сокращение мышц рук, и человек не в состоянии разжать пальцы и отпустить токопровод, за который он взялся.

Для переменного тока частотой f =50 Гц – I неотп =(10 - 15) мА, для постоянного тока I неотп =(50 - 80) мА. Причем у разных людей значения неотпускающих токов будут различны. Нижние значения неотпускающих токов приведены для женщин, верхние значения – для мужчин.

При значениях токов 20 - 25 мА (переменное напряжение f =50 Гц) действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что ведет к затруднению и даже прекращению дыхания, а при длительном воздействии таких величин токов возможен летальный исход.

При значениях переменного тока 100 мА его воздействие передается непосредственно на мышцу сердца. При длительности воздействия 0,5 с может наступить остановка или фибрилляция сердца. В последнем случае, за счет беспорядочного (хаотичного) сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), сердце перестает выполнять функцию насоса, что ведет к прекращению в организме кровообращения. Это третье пороговое значение токов – токов фибрилляции: для переменного напряжения, f = 50 Гц – I ф = 100 мА, для постоянного напряжения – I ф = 300 мА.

Вероятность наступления фибрилляции сердца зависит от длительности протекания тока. Здоровое сердце сокращается 60 - 80 раз в минуту, то есть длительность одного кардиоцикла составляет одну секунду. Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: диастолы, когда желудочки сердца находятся в расслабленном состоянии и заполняются кровью, и систолы, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Экспериментально установлено, что чувствительность сердца к раздражителю в форме электрического тока неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой равна 0,2 с (рис. 1).

Если время действия тока не совпадает с фазой Т, большие величины токов не вызывают фибрилляцию, но могут привести к остановке сердца. При длительности протекания тока, соизмеримой с периодом кардиоцикла, ток через сердце проходит также и в течение фазы Т. При этом вероятность наступления фибрилляции наибольшая. И чем меньше длительность действия тока, тем меньше вероятность наступления фибрилляции сердца.

Рис. 1. Вероятность возникновения фибрилляции сердца с момента прохождения через него тока

Электрическое сопротивление тела человека

При прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, человек включается в электрическую цепь и может рассматриваться как элемент цепи. Тело человека является проводником электрического тока. Однако в отличие от обычных проводников проводимость живой ткани обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В силу этого сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов, состояния окружающей среды.

Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково. Кожа, кости, жировая ткань имеют относительно большое значение: ρ кож ≈ ρ кост = 310 3 -310 4 Омм. Мышечная ткань, кровь, лимфа и, особенно, спинной и головной мозг – малое значение удельного сопротивления – ρ мышц = 1,5-3 Омм; ρ кр = 1-2 Омм; ρ мозг = 0,5-0,6 Омм.

Таким образом, обладая большим удельным сопротивлением, кожа определяет сопротивление тела человека в целом. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного – эпидермиса (верхний слой кожи толщиной 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток), обладающего большим сопротивлением и внутреннего – дермы, имеющего относительно малое сопротивление, близкое по значению к сопротивлению внутренних тканей.

2 3 2

R Н

R Н

R ВН

C Н

C Н

Рис. 2. К определению сопротивления тела человека:

а – схема измерения сопротивления; б , в – эквивалентные схемы сопротивления тела человека; г – упрощенная эквивалентная схема.

1 – электроды; 2 – наружный слой кожи – эпидермис (роговой и ростковый слои); 3 – внутренние ткани тела (внутренний слой кожи и подкожные ткани)

Таким образом, в соответствии с приведенной на рис. 2, а схемой включения человека в электрическую цепь между двумя электродами, сопротивление тела человека состоит из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи – эпидермиса (роговой и ростковый слои) и одного сопротивления внутренних подкожных тканей, называемого внутренним сопротивлением. Оно включает два сопротивления внутреннего слоя кожи и сопротивления подкожных тканей тела и составляет величину – R вн = 300-500 Ом. Сопротивление тела у различных людей, измеренное в разное время и в различных условиях, неодинаково. Электрическое сопротивление сухой, чистой, неповрежденной кожи, измеренное при напряжении 15 - 20 В, составляет (3 – 100)10 3 Ом.

Если на участках, где прикладываются электроды, снять роговой слой, сопротивление тела упадет до (1-5)·10 3 Ом; при удалении всего наружного слоя эпидермиса – 500-700 Ом. Эквивалентные схемы сопротивления тела человека представлены на рис. 2, б , в . Сопротивление эпидермиса Z э состоит из активного R э и емкостного

сопротивлений, включенных параллельно. Емкостное сопротивление обусловлено тем, что в месте прикосновения электрода к телу человека образуется конденсатор, обкладками которого являются электрод и хорошо проводящие внутренние ткани тела, а диэлектриком – наружный слой кожи, обладающий большим сопротивлением. Эквивалентная схема рис. 2, в позволяет написать полное сопротивление тела человека в комплексной форме:

,

или в действительной форме:

.

Из приведенного выражения следует, что с уменьшением частоты сопротивление тела возрастает, а на постоянном токе имеет наибольшие значения:

где - сопротивление тела человека постоянному току. С ростом частоты сопротивленияZ h уменьшается за счет уменьшения емкостного сопротивления и при 5-10 кГц можно считать, что Z h = R вн = 300-500 Ом.

Эквивалентную схему можно упростить, представив сопротивление тела как параллельное соединение сопротивления R h =2R э +R в и емкости С h =0,5C э (рис. 2, г ). Для этого случая:

.

При частоте f = 50 Гц переменного напряжения учитывается лишь активная составляющая полного сопротивления и при раcчетах принимается R h = 1000 Ом. Однако на самом деле Z h величина переменная и зависит от многих факторов. Так, в зависимости от места приложения электродов с увеличением площади касания сопротивление уменьшается. Значение тока и длительность его прохождения через тело человека непосредственно влияют на электрическое сопротивление Z h . . С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление уменьшается, что связано с нарушением процессов терморегуляции в организме: за счет усиления местного нагрева кожи и внутренних органов сосуды расширяются, усиливается снабжение этих участков кровью, что увеличивает потовыделение. Сопротивление влажной кожи уменьшается, ток еще более возрастает, усиливая нагрев и т.д.

Аналогичным образом ведет себя зависимость сопротивления от величины приложенного напряжения. Повышение напряжения уменьшает сопротивление тела человека в десятки раз: во-первых, за счет нарушения процессов терморегуляции из-за увеличения тока, как это было рассмотрено выше; во-вторых, за счет развития процессов пробоя кожи при величине приложенного напряжения выше 50 В. При этом величина сопротивления Z h стремится к значению R вн = 300-500 Ом.

Установлено, что для отпускающих токов: Z h = (2-3)10 3 Ом;

при неотпускающих токах: Z h =1000 Ом;

при смертельном токе: Z h =500 Ом.

Опытные электрики говорят: «Главная опасность тока в том, что он невидим!»
Электрический ток при действии на человеческий организм может вызывать тяжелые последствия, вплоть до смертельного исхода. Установлено, что токи в 50 - 100 мА опасны для жизни человека, а токи свыше 100 мА смертельны . Это о токах, которые проходят через человека.

Величина тока, который проходит через организм человека, зависит не только от напряжения, под которое попал человек, но и от сопротивления его тела.

Тело человека обычно имеет сопротивление от 100 кОм до 200 кОм. Однако, если человек прикасается к источнику напряжения не в одной точке, а на площади (например при работе неизолированным монтажным инструментом), если кожа человека оказалась влажной, то общее сопротивление тела может уменьшиться до 1 кОм. В таких условиях напряжение даже в 40 В может оказаться смертельным.

Человека поражает не напряжение, а ток . Наиболее опасным является переменный ток промышленной частоты 50 гц. Постоянный ток не так опасен.

По характеру влияния на человека различают ощутимый, неотпускающий и смертельный ток.

Ощутимый ток - электрический ток, который человек начинает чувствовать: это примерно около 1.1 мА при переменном токе частотой 50 Гц и около 6 мА при постоянном токе.
Действие ограничивается при переменном токе слабым зудом и легким пощипыванием или покалыванием, а при постоянном токе - ощущением нагрева кожи на участке, который касается токоведущих частей.

Неотпускающий ток - ток, который вызывает при прохождении через тело человека судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, а его наименьшее значение называется пороговым неотпускающим током. При переменном токе (50гц) величина этого тока находится в пределах 20-25 мА.
При постоянном токе неотпускающих токов собственно говоря, нет, поскольку при определенных значениях тока человек может самостоятельно разжать руку, в которой зажатый проводник и таким образом оторваться от токоведущих частей. Однако, в момент отрыва возникают болезненные сокращения мышц, аналогичные по характеру и болевым ощущением тем, которые наблюдаются при переменном токе. Сила тока составляет приблизительно 50-80 мА.

Смертельный ток - переменный (50 Гц) ток 50 мА и более, проходя через тело человека по пути рука - рука или рука - нога, действует как раздражитель на мышцы сердца. Это опасно, поскольку через 1-3 сек. с момента замыкания круга может наступить фибрилляция или остановка сердца. При этом прекращается кровообращение и соответственно в организме возникает недостаток кислорода; это, в свою очередь, быстро приводит к прекращению дыхания, то есть наступает смерть.
При частоте 50 Гц смертельным током является ток от 50 мА .
При постоянном токе средним значениям порогового смертельного тока следует считать 300 мА.

Существует документ ПМБЭ (правила и меры безопасности при работе с электрическими установками).
Военнослужащие, которые работают с такими установками, знают правила. Для тех, кто не очень связан с ними можно посмотреть документ