ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2020
Просмотров: 1243
Скачиваний: 3
Лекция 6
Электрический ток как травмирующий фактор
1. Особенности опасности электрического тока:
- отсутствие внешних отличительных признаков опасности, органы чувств человека не способны отличить токоведущие части, находящиеся под напряжением, от токоведущих частей, с которых напряжение снято;
- возможность проявления травмирующего воздействия на расстоянии, величина которого зависит от величины напряжения электроустановки и фактических условий (влажность, наличие пыли и т. д.)
2 Основные виды травм при воздействии электрического тока на человека:
2.1 непроизвольное сокращение мышц и как следствие паралич сердечных мышц и дыхания;
2.2 фибрилляция сердца (хаотичное сокращение сердечных мышц или, как его иногда называют, трепыхание сердца);
2.3 наружные ожоги от воздействия электрической дуги;
2.4 ожоги внутренних органов от термического действия тока;
2.5 повреждение глаз от светового воздействия электрической дуги;
2.6 металлизация кожи (проникновение паров металла из электрической дуги в кожу человека);
2.7 электролиз крови (редкий вид травмы, возникающей только при воздействии на человека постоянного тока).
3 Электрическое сопротивление человека.
Основная часть сопротивления человека сосредоточена в наружном покрове кожи (эпидермисе). Сопротивление человека электрическому току зависит от многих причин, в том числе от состояния здоровья и условий, в которых человек находится.
4. Основные факторы, влияющие на тяжесть последствий от воздействия электрического тока:
4.1 величина тока;
4.2 род тока и частота переменного тока;
4.3 время воздействия электрического тока;
4.4 путь протекания электрического тока;
4.5 психофизиологическое состояние человека;
4.6 фактор неожиданности
5. Характер воздействия электрического тока на человека в зависимости от величины электрического тока и других факторов по данным автора Долина
Значение тока, проходящего через человека
Основным фактором, обуславливающим исход поражения человека током, является значение тока, проходящего через человек. Сопротивление тела человека и значение приложенного к нему напряжения также влияют на исход поражения, но лишь постольку поскольку они определяют значение тока, проходящего через человека.
Ощутимый ток. Организм человека весьма чувствителен к электрическому току. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него тока малого значения: 0,6-1,5 мА при промышленной частоте (50Гц) и 5-7 мА при постоянном токе.
Это воздействие ограничивается при токе 50 Гц слабым «зудом» и легким покалыванием, а при постоянном токе – ощущением нагрева кожи на участке, касающемся токоведущей части. Поскольку большие токи также ощущаются человеком, указанные значения токов являются границами или порогами, с которых начинаются области ощутимых токов. Поэтому такие токи называются пороговыми ощутимыми токами.
Следует подчеркнуть, что указанные значения пороговых ощутимых токов справедливо лишь для случаев прохождения тока через тело человека по пути рука-рука или рука-ноги, т. е. когда человек касается токоведущих частей ладонями обеих рук или ладонью одной руки, стоя на токопроводящем основании. Если же контакт с токоведущими частями создается другими частями тела, имеющими более нежный кожный покров, в том числе тыльной стороной руки, лицом и пр., то человек начинает ощущать ток еще меньшего значения.
Пороговый ощутимый ток не может вызвать поражения человека, и в этом смысле он не является опасным. Однако длительное прохождение его через человека отрицательно сказывается на здоровье, и поэтому является недопустимым.
Кроме того ощутимый ток может стать косвенной причиной несчастного случая, поскольку человек, почувствовав воздействие тока, теряет уверенность в своей безопасности и может произвести неправильные действия. Особенно опасным является неожиданное действие ощутимого тока при работах вблизи токоведущих частей, на высоте и в других аналогичных условиях.
Безопасный ток, который длительно (в течении нескольких часов) может проходить через человека, не нанося ему вреда и не вызывая никаких ощущений, очевидно, во много раз меньше порогового ощутимого тока. Точные значения безопасного тока не установлены, однако в практике его ограничивают несколькими микроамперами, и во всяком случае он не превышает 50 мкА при 50 Гц и 100 мкА при постоянном токе.
Значение безопасного тока необходимо учитывать при конструировании изолирующих защитных средств – штанг, токоизмерительных и др. изолирующих клещей и пр., изолирующих устройств и приспособлений для работы под напряжением, экранирующих защитных костюмов и пр. Дело в том, что токи утечки через изоляцию устройств и приспособлений, а также емкостные токи системы человек-земля (при работе в электроустановках) длительно проходят через человека и поэтому не должны превышать значений безопасного тока.
Неотпускающий ток. Увеличение тока сверх порога ощутимых токов вызывает у человека судороги мышц и болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела.
Так при 3-5 мА и 50 Гц раздражающее действие тока ощущается всей кистью руки, при 8-10 мА боль резко усиливается и охватывает всю рук, сопровождаясь непроизвольным сокращением мышц кисти руки и предплечья.
При 10-15 мА боль становится непереносимой, а судороги мышц оказываются настолько значительными, что человек не в состоянии их преодолеть. В результате он не может разжать руку, в которой зажата токоведущая часть, и не может отбросить от себя провод, т. е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью и оказывается как бы прикованным к ней. Такой же эффект оказывают и токи большего значения. Все эти токи имеют название неотпускаюих, а наименьший из них – 10-15 мА при 50 Гц (50-80 мА при постоянном токе) – является порогом неотпускающего тока и называется пороговым неотпускающим током.
Пороговый неотпускающий ток условно можно считать безопасным для человека в том смысле, что он не вызывает немедленного поражения его. Однако при длительном протекании ток растет за счет уменьшения сопротивления тела, в результате чего усиливаются боли и могут возникнуть серьезные нарушения в работе легких и сердца, а в некоторых случаях может наступить смерть.
При постоянном токе неотпускающих токов, строго говоря, нет, т. е. при любых значениях тока человек может самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Однако в момент отрыва возникают весьма болезненные сокращения мышц, аналогичные тем, которые наблюдаются при переменном токе примерно такого же значения.
Опыт показал, что наибольший постоянный ток, при котором человек еще в состоянии выдержать боль, возникающую в момент отрыва рук от электродов, составляет 50-80 мА. Этот ток и принят условно за порог неотпускающих токов при постоянном напряжении. Значения неотпускающих токов у разных людей различны. Они различны также у мужчин, женщин и детей. Средние значения их составляют: для мужчин 15 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин (соответственно) 11 50 мА, для детей 8 и 40 мА.
Ток, превышающий пороговый неотпускающий ток, усиливает болевые раздражения и судорожные сокращения мышц, которые распространяются на большие участки тела человека.
Ток 25-50 мА при 50 Гц воздействует на мышцы не только рук, но и туловища, в том числе на мышцы грудной клетки. В результате дыхательные движения грудной клетки сильно затрудняются. Длительное воздействие этого тока может привести к прекращению дыхания, после чего, спустя некоторое время, наступит смерть от удушья. Этот ток одновременно вызывает сужение кровеносных сосудов, что приводит к повышению артериального давления крови и затруднению работы сердца. В случае длительного воздействия тока наступает ослабление деятельности сердца и как итог этого – потеря сознания
Ток больше 50 мА вплоть до 100 мА (50 Гц) действует значительно сильнее тока 25-50 мА. Иначе говоря, явления нарушения работы легких и сердца наступают через меньший промежуток времени. Кроме того, воздействие этого тока на сердечно -сосудистую систему оказывается более выраженным и опасным. Однако при этом токе, как и при токе 25-50 мА, первыми (по времени) поражаются, как правило, легкие, а затем сердце.
Фибрилляционный ток. Ток 100 мА и более (при 50 Гц), проходя через тело человека по тому же пути (рука-рука, или рука – ноги), распространяет свое раздражающее действие на мышцу сердца, расположенную глубоко в груди. Это обстоятельство является весьма опасным, поскольку спустя 1-2 с. с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция сердца. При этом прекращается кровообращение и, следовательно, в организме возникает недостаток кислорода; это в свою очередь быстро приводит к прекращению дыхания, т. е. наступает смерть. Таким образом при токе 100 мА и более прекращает работу сердце, а затем легкие, причем поражение сердца наступает быстро: обычно не более чем через 2 с. С начала воздействия тока.
Токи, которые вызывают фибрилляцию сердца, называют фибрилляционными, наименьший из них – пороговым фибрилляционным током.
При частоте 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 100 мА до 5 А, а пороговым фибрилляционным током 100 мА. При постоянном токе порогом фибрилляции считается ток 300 мА, а верзним пределом фибрилляционного тока 5 А.
Следует подчеркнуть, что эти данные справедливы при условии длительного прохождения тока через человека (не менее 2-3 с) по пути рука-рука или рука – ноги. Если же ток проходит кратковременно, то порог фибрилляционного тока возрастает.
При ином пути фибрилляционные токи могут иметь большие или меньшие значения. Так, например, в случае прикосновения к токоведущей части непосредственно грудью фибрилляция сердца может наступить при токе, значительно меньшем 100 мА, поскольку в этом случае значительная часть этого тока будет проходить непосредственно через сердце.
Ток более 5 А как при 50 Гц, так и при постоянном токе фибрилляцию сердца, как правило, не вызывает. При таких токах происходит немедленная остановка сердца, минуя состояние фибрилляции.
Если действие тока было кратковременным (до 1-2с) и не вызвало повреждения сердца в результате ожога, нагрева и т. п., то после отключения тока сердце, как правили, самостоятельно возобновляет нормальную деятельность. В практике наблюдались случаи выживания людей после того, как через них проходил ток в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер.
Однако при больших токах, даже в случаях кратковременного воздействия их, наряду с остановкой сердца происходит и паралич дыхания. При этом после отключения тока дыхание, как правило, самостоятельно не восстанавливается, и требуется немедленная помощь пострадавшему в виде искусственного дыхания. Из сказанного следует, что при больших токах смертельные поражения являются обычно следствием поражения дыхания, как и при токах до 100 мА.
Длительное (несколько секунд) действие большого тока сопровождается не только остановкой сердца и прекращением дыхания, но и обширными и глубокими ожогами тела, разрушением внутренней структуры тканей организма и другими тяжелыми повреждениями отдельных органов, в том числе и сердца, которые сами по себе могут привести к гибели организма.
Длительность прохождения тока через человека
Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного поражения.
Объясняется это рядом причин и, в частности, тем, с увеличением времени воздействия тока на живую ткань этот ток увеличивается (за счет уменьшения сопротивления тела), накапливаются последствия прохождения тока через организм и, наконец, повышается вероятность совпадения момента прохождения тока через сердце с опасной для него фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).
Последнее обстоятельство заключается в следующем. Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: одного, называемого диастолой, когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и другого, именуемого систолой, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. (рис. 9а).
Кроме того, в этих периодах выделяются отдельные участки, соответствующие различным фазам деятельности сердца.
Так, зубец Р возникает при сокращении предсердий (что обеспечивает наполнение расслабленных желудочков кровью), QRS – при сокращении желудочков сердца, благодаря чему кровь выбрасывается в аорты, зубец Т – в период, когда заканчивается сокращение желудочков и они переходят в расслабленное состояние.
Установлено, что чувствительность сердца к электрическому току неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой (т. е. время, занимаемое зубцом Т в кардиограмме) составляет около 0,2 с. Поэтому, если во время фазы Т через сердце проходит ток, то, как правило, возникает фибрилляция сердца, если же время прохождения тока не совпадает с фазой Т, вероятность возникновения фибрилляции резко уменьшается. Например, опыты над животными показали, что ток промышленной частоты разного значения (вплоть до 10 А) и длительностью 0,2 с, как правило, не вызывает фибрилляцию сердца, если время прохождения его совпадает с периодом сокращения предсердий (пик Р) или желудочков (пик QRS). При совпадении же тока с фазой Т смертельное поражение наступает при 0,6-0,7 А той же длительности.
Таким образом, опасность поражения вследствие фибрилляции сердца зависит от того, с какой фазой сердечной деятельности совпадает время прохождения тока через область сердца. Общий характер этой зависимости выражается кривой, приведенной на рисунке 9б.
Разумеется, если длительность прохождения тока равна или превышает время кардиоцикла (0,75-1 с), то ток «встречается» со всеми фазами работы сердца, в том числе с наиболее уязвимой фазой Т; это весьма опасно для организма.
Если же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0,2 с или более, то вероятность совпадения момента прохождения тока с фазой Т, а следовательно, и опасность поражения резко уменьшаются.
Импульсные токи, а также токи, обусловленные разрядом конденсатора, характеризующиеся кратковременностью действия, значительно менее опасны, чем ток промышленной частоты с такой же амплитудой. Так, например, опыты с собаками и обезьянами показали, что импульсный ток длительностью 1 мкс с амплитудой 30-75 А в большинстве случаев не вызывает смертельного исхода
Однако импульсы большой длительности или большим током приводят к остановке сердца или параличу дыхания.
В практике зарегистрирован ряд несчастных случаев без смертельного исхода, когда через человека происходил разряд конденсатора с наибольшим током (в начальный момент) 30-40 А. В тоже время зарегистрированы случаи смертельных поражений током испытательных генераторов импульсных напряжений при стандартном импульсе (длина фронта 1,5 мкс и хвоста 40 мкс) с амплитудой 50-500 кВ и энергией разряда, равной нескольким киловаттсекундам.