Файл: Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Техносферная безопасность.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 371
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Поражающий фактор
Степень отрицательного воздействия тока на организм человека увеличи- вается с ростом тока. Вместе с тем исход поражения определяется длительно- стью прохождения тока, его частотой, а также некоторыми другими факторами.
Характер воздействия на человека токов разного значения
В теории электробезопасности различают несколько уровней тока, проте- кающего через человека, по тем ощущениям и воздействию на организм чело- века, которые этот ток оказывает.
Ощутимый ток. Человек начинает ощущать воздействие проходящего че- рез него малого тока в среднем около 1,1 мА при переменном токе частотой 50 Гц и около 6 мА при постоянном токе. Это воздействие ограничивается при пе- ременном токе слабым зудом и легким пощипыванием (покалыванием), а при постоянном токе ощущением нагрева кожи на участке, касающемся токоведу- щей части.
Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощу- тимые раздражения, называется ощутимым током, а наименьшее значение это- го тока называется пороговым ощутимым током.
Пороговый ощутимый ток не может вызвать поражения человека, и в этом смысле он не опасен. Однако длительное (в течение нескольких минут) прохождение этого тока через человека может отрицательно сказаться на со- стоянии его здоровья и поэтому недопустимо. Кроме того, ощутимый ток мо- жет стать косвенной причиной несчастного случая, поскольку человек, почув- ствовав воздействие тока, теряет уверенность в своей безопасности и может произвести неправильные действия. Особенно опасно неожиданное воздейст- вие ощутимого тока при работах вблизи токоведущих частей, на высоте и в других аналогичных условиях.
Безопасный ток, который длительно (в течение несколько часов) может проходить через человека, не нанося ему вреда и не вызывая никаких ощуще- ний, во много раз меньше порогового ощутимого тока. Точные значения безо- пасного тока не установлены, однако для практических целей его наибольшие значения можно, по-видимому, принимать равными 50 ÷ 75 мкА при 50 Гц и 100 ÷ 12мкА при постоянном токе.
Неотпускающий ток. Увеличение тока сверх порогового ощутимого вы- зывает у человека судороги мышц и болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела.
Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека не- преодолимые судорожные сокращения мышц руки, которой зажат проводник
, называется неотпускающим током, а наименьшее его значение - пороговым не- отпускающим током. Пороговый неотпускающий ток условно можно считать безопасным для человека, поскольку он не вызывает немедленного его пораже- ния. Однако при длительном прохождении ток растет вследствие уменьшения сопротивления тела, в результате чего усиливаются боли и могут возникнуть
серьезные нарушения работы легких и сердца, а в некоторых случаях наступает смерть.
При постоянном токе неотпускающих токов нет, человек при любых зна- чениях тока может самостоятельно разжать руку, в которой зажат проводник, и таким образом оторваться от токоведущей части. Однако в момент отрыва воз- никают болезненные сокращения мышц, аналогичные по характеру и болевым ощущениям тем, которые наблюдаются примерно при таком же значении пере- менного (50 Гц) тока.
Пороговые неотпускающие токи различны также у мужчин, женщин и детей. Приближенные средние значения их составляют: для мужчин - 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин - соответственно 11 и 50 мА, для детей - 8 и 40 мА.
Ток, превышающий пороговый неотпускающий, усиливает судорожные сокращения мышц и болевые ощущения, которые распространяются на более обширную область тела человека, чем при пороговом неотпускающем токе.
Фибрилляционный ток. Ток 50 мА и более при 50 Гц, проходя через тело человека по пути (рука - рука или рука - ноги), распространяет свое раздра- жающее действие на мышцу сердца, расположенную глубоко в груди. Это об- стоятельство опасно для жизни, поскольку через малый промежуток времени, обычно через 1÷3 с с момента замыкания цепи тока через человека, может на- ступить фибрилляция или остановка сердца. При этом прекращается кровооб- ращение, и следовательно в организме возникает недостаток кислорода, это, в свою очередь, быстро приводит к прекращению дыхания, наступает смерть.
Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фиб- рилляцию сердца, называется фибрилляционым током, а наименьшее его зна- чение - пороговым фибрилляционным током.
При частоте 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока примерно 100 мА. При постоянном токе средним значением порогового фибрилляцион- ного тока можно считать 300 мА, а верхним пределом 5 А.
Значение порогового фибрилляционного тока колеблется в широких пре- делах, поскольку оно зависит от ряда факторов и в первую очередь от массы тела человека, рода и частоты тока, а также от длительности его воздействия.
Ток больше 5 А как переменный при 50 Гц, так и постоянный, вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.
Длительное (несколько секунд) действие большого тока сопровождается не только остановкой сердца и прекращением дыхания, но и обширными и глу- бокими ожогами тела, разрушением внутренней структуры тканей организма и другими тяжелыми повреждениями отдельных органов, в том числе сердца, ко- торые, как правило, приводят к гибели организма.
Влияние продолжительности прохождения тока на исход поражения Длительность прохождения тока через организм существенно влияет на
исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность
тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышается его значе- ние, растут (накапливаются) последствия воздействия тока на организм и нако- нец, повышается вероятность совпадения момента прохождения тока через сердце с уязвимой фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).
Рост тока с увеличением времени его действия объясняется уменьшением сопротивления тела человека, что подробно рассмотрено ранее.
Последствия воздействия тока на организм выражаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей организма под влиянием выделяющейся теплоты, наруше- нии работы сердца и легких и т. п.
С увеличением времени воздействия тока эти отрицательные факторы на- капливаются, а губительное влияние их на состояние организма усиливается.
Опасность совпадения момента прохождения тока через сердце с фазой Т кардиоцикла заключается в следующем.
На кардиограмме выделяются отдельные участки, соответствующие раз- личным фазам работы сердца (рисунок 10). Зубец Р возникает при сокращении предсердий (что обеспечивает заполнение расслабленных желудочков кровью), пик QRS - при сокращении желудочков сердца, благодаря чему кровь выталки- вается в аорты, зубец Т - период, когда заканчивается сокращение желудочков, и они переходят в расслабленное состояние.
Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность ко- торой около 0,2 с. Поэтому, если во время фазы Т через сердце проходит ток, при некотором его значении возникает фибрилляция сердца, если же время
прохождения этого тока не совпадает с фазой Т, то вероятность возникновения фибрилляции резко уменьшается.
Следовательно, вероятность возникновения фибрилляции сердца, т. е. опасность смертельного поражения, зависит не только от значения тока, но и от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает период прохождения тока через область сердца.
Рисунок 10 – Кардиоцикл человека
При длительности прохождения тока, равной времени кардиоцикла (0,75
÷1 с) или превышающей его, ток «встречается» со всеми фазами работы сердца, в том числе с наиболее уязвимой фазой Т, это весьма опасно для организма. Ес- ли же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0,2 с или более, то вероятность того, что время прохождения тока совпадет с фазой Т, уменьшается.
Влияние пути тока на исход поражения
Путь прохождения тока в теле человека играет существенную роль в ис- ходе поражения. Так, если на пути тока оказываются жизненно важные органы
-
сердце, легкие, головной мозг, то опасность поражения весьма велика, по- скольку ток воздействует непосредственно на эти органы.
Возможных путей тока в теле человека, которые именуются также петля- ми тока, очень много. Однако характерными, обычно встречающимися в прак- тике, являются не более 15 петель. Наиболее часто цепь тока через человека возникает по пути правая рука – ноги, также довольно часто встречаются слу- чаи пути рука – рука. Рис. 11
Рисунок 11 - типичные пути протекания тока
Наиболее опасными являются петли голова - руки и голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг.
Наименее опасен путь нога - нога, который именуется нижней петлей и возникает при воздействии на человека так называемого напряжения шага. В этом случае через сердце проходит небольшой ток.
Влияние частоты и рода тока на исход поражения
Переменный ток. Из-за наличия в сопротивлении тела человека емкост- ной составляющей, увеличение частоты приложенного напряжения сопровож- дается уменьшением полного сопротивления тела и ростом тока, проходящего через человека. Надо ожидать, что увеличение частоты приведет к повышению этой опасности. В действительности оказывается, что это справедливо лишь в диапазоне частот 0 ÷ 50 Гц; дальнейшее же повышение частоты, несмотря на рост тока, проходящего через человека,
сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450 ÷ 500 кГц. Ток часто- той 450 ÷ 500 кГц и более не может вызвать смертельного поражения вследст- вие прекращения работы сердца или легких, а также других жизненно важных органов.
Эти токи сохраняют опасность ожогов, как при возникновении электри- ческой дуги, так и при прохождении их непосредственно через человека.
Постоянный ток примерно в 4 ÷ 5 раз безопаснее переменного частотой 50 Гц. Постоянный ток, проходя через тело человека, вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения, по сравнению с переменным током того же значения. Лишь в момент замыкания и размыкания цепи тока че- ловек испытывает кратковременное болезненное ощущение вследствие внезап- ного судорожного сокращения мышц, подобное тому, которое возникает при переменном токе примерно того же значения.
Причины различной степени опасности токов с разными частотами кро- ются в характере раздражающего действия этих токов на клетки живой ткани. Упрощенно изменение опасности тока с изменением частоты объясняется сле- дующим образом.
Если к клетке живой ткани приложить постоянное напряжение, то во внутриклеточном веществе, которое можно рассматривать как электролит, воз- никнет электролитическая диссоциация, т. е. распад молекул на положительные и отрицательные ионы. Эти ионы начнут перемещаться к оболочке клетки, причем положительные ионы будут сосредоточиваться у отрицательного элек- трода, а отрицательные у положительного. Ясно, что это явление вызовет на- рушение нормального состояния клетки и протекающих в ней естественных биохимических процессов.
При переменном токе ионы будут перемещаться то в одну, то в другую сторону, следуя за изменением полярности. При небольшой частоте (до 50 Гц) ионы, достигнув оболочки клетки, будут некоторое время, пока не изменится полярность, находиться без движения. Очевидно, что этот процесс приведет к более тяжелым нарушениям в клетке, чем при постоянном токе.
Если частота тока такова, что за полупериод ион успевает пройти все внутриклеточное расстояние, а в течение следующего полупериода — то же расстояние, но в обратном направлении, то этот более сложный процесс, веро- ятно, способствует более тяжелым нарушениям естественного состояния клет- ки. Такое положение возникает при частотах до 50 Гц. В интервале этих частот, т. е. от 0 до 50 Гц, большее нарушение вызывает ток, при котором ион делает большее число «полных» пробегов в единицу времени, т. е. ионы находятся в непрерывном движении и пробегают наибольшее расстояние в клетке, а именно ток частотой около 50 Гц.