ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Опасное и вредное воздействия на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляются в виде электротравм и профессиональных заболе-ваний. Электротравмы составляют около 1% от общего числа травм на производстве и 20÷30% от числа смертельных несчастных случаев. Временная потеря трудоспособности по электро-травмам составляет в среднем 30 календарных дней.

Электрический ток, электрическая дуга и электромагнитные поля могут оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия на организм человека. Биологическое действие заключается в их способности раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое –приво-дить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электри-ческой дуги и электромагнитных полей зависит от:

рода и величины напряжения и тока;

частоты электрического тока;

пути тока через тело человека;

продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека;

условий внешней среды [1].

Оценить опасность воздействия электрического тока или дуги и электромагнитных по-лей на человека можно по ответным реакциям организма. Так, с увеличением тока четко проявляются три качественно отличные реакции организма. Это прежде всего ощутимые раздражения, далее непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник и, наконец, фибрилляция сердца, т. е. беспорядочное, хаотическое сокращение волокон (фибрилл) сердечной мышцы. Электрические токи, вызывающие соответствую-щую ответную реакцию, подразделяются на ощутимые, неотпускающие и фибрилляцион-ные.

Род и частота тока. Постоянный и переменный токи оказывают различное воздейст-вие на организм главным образом при U ≤ 500 В. Степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. При f =50 Гц постоянный ток U =120 В экви-валентен по опасности переменному току f =50 Гц U =40 В. При U >500 В различия в воздействии постоянного и переменного токов практически исчезает.

Исследованиями установлено, что наиболее опасными являются токи промышленной частоты (f =50 Гц). Увеличение частоты (f >50 Гц) значения неотпускающего тока возра-стают. С уменьшением частоты (от 50 Гц до 0) значения неотпускающего тока также воз-растают и при f =0 Гц (постоянный ток – болевой эффект), они становятся больше при-мерно в 3 раза.

Величина тока.Пороговые (наименьшие) значения ощутимого, неотпускающего и фибрилляционного токов представляют собой случайные величины, нормируемые значе-ния которых определяются законом нормального распределения и его параметрами. Чис-ленные значения токов соответствуют определенной вероятности возникновения данной биологической реакции:

пороговое значение ощутимого переменного тока f =50 Гц Iпо = 0,6 мА, допускаемая длительность протекания такого тока через человека не более 10 мин;

пороговое значение неотпускающего переменного тока f =50 Гц Iпн = 6 мА, допускае-мая длительность протекания такого тока через человека ограничивается защитной реак-цией самого человека;

пороговое значение фибрилляционного переменного и постоянного токов при задан-ной длительности воздействия до 1 сек распределяются по логарифмически нормальному закону. Для переменного тока и постоянного токов промышленной частоты f =50 Гц, со-ответственно Iпер пф = 50 мАиIпос пф = 80 мА[1].

Электрическое сопротивление тела человека.Величина тока, проходящего через ка-кой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения при-косновения) и электрического сопротивления, оказываемого току данным участком тела. Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелиней-ностью электрического сопротивления тела человека. Наибольшим сопротивлением обла-дает поверхностный кожный покров толщиной до 0,2 мм из ороговевшей ткани клеток, который называется эпидермой и имеющий электрическое сопротивление от 1000 до 20000 Ом. Сопротивление внутренних органов составляет величину порядка 1000 Ом. Ус-тановлено, что с ростом приложенного напряжения сопротивление кожного покрова уменьшается и при напряжении 100÷200 В падает до значения внутреннего сопротивле-ния тела. Это электрическое сопротивление равное 1000 Ом и принимается для практи-ческих расчетов.

Путь тока через тело человека.При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока через него может быть различным. При включении человека в электрическую цепь, как правило, через него протекает ток по пути «рука – ноги» или «рука –рука». Воз-можны случаи, когда ток через человека проходит по другим путям («голова –ноги», «спина –руки», «плечо –кисть руки», «нога –нога» и т. д.). Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, от вели-чины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, при протекании тока по пу-ти «рука –рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука –ноги» 3,7%, «правая рука –ноги» 6,7%, «нога –нога» 0,4%. Величина неотпускающего тока по пути «рука –рука» приблизительно в 2 раза меньше, чем по пути «рука –ноги».

Продолжительность воздействия.Во многих случаях длительность воздействия электрического тока является определяющим фактором, от которого зависит конечный ис-ход поражения. Опытным путем установлено, что при кратковременном воздействии (0,1÷0,5 с) тока порядка 100 мА не вызывает фибрилляцию сердца, увеличение времени воздействия до 1 с может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия значения допустимых для человека токов существенно увеличиваются. При времени воздействия от 1 до 0,1 с допустимый ток возрастает в 16 раз.

Кроме того, сокращение длительности воздействия электрического тока уменьшает опасность поражения человека исходя из некоторых особенностей работы сердца. Про-должительность одного периода кардиоцикла (сокращения) составляет 0,75÷0,85 с. В каждом кардиоцикле наблюдается период систолы, когда желудочки сердца сокращаясь выталкивают кровь в артериальные сосуды и переходят в фазу расслабленного состояния. Далее следует период диастолы, когда желудочки наполняются кровью и наступает фаза сокращения предсердий. Установлено, что сердце наиболее чувствительно к воздействию электрического тока во время фазы расслабления. Для возникновения фибрилляции серд-ца, необходимо совпадение по времени воздействия тока с фазой расслабления, продол-жительность которой 0,15÷0,2 с. При сокращении длительности воздействия электричес-кого тока вероятность такого совпадения становится меньше, и следовательно, уменьша-ется опасность возникновения фибрилляции сердца.

В случае несовпадения времени прохождения тока через человека с фазой расслабле-ния желудочков сердца токи, значительно превышающие пороговые значения, не вызовут фибрилляцию сердца.

Условия внешней среды.Влажность, температура воздуха, наличие заземленных ме-таллических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условия электробезопасности. Высокая влажность и температура, расположение электроустановок на открытых площадках спо-собствуют повышенной электропроводимости человека при контакте с электроустанов-ками. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним из полюсов (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека, как с токоведущими частями, так и с землей.