Действие электрического тока на организм человека электробезопасность: Электробезопасность Действие электрического тока на организм человека – Лекция 10. Электробезопасность

38.Действие электрического тока на человека. Критерии электробезопасности

. Действие электрического тока на человека. Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что человек не обнаруживает на расстоянии с помощью органов чувств грозящую опасность. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при прохождении его через организм. Электрические ток оказывает на человека термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействия.

Термическое воздействие тока проявляется в ожогах, нагреве кровеносных сосудов и других органов, в результате чего в них возникают функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока характеризуется разложением крови и других органических жидкостей, вызывая нарушения их физико-химического состава.

Механическое действие тока проявляется в повреждениях (разрыве, расслоении и др.) различных тканей организма в результате электродинамического эффекта.

Биологическое действие тока на живую ткань выражается в опасном возбуждении клеток и тканей организма, сопровождающимся непроизвольными судорожными сокращениями мышц В результате такого возбуждения может возникнуть нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т. е. через центральную нервную систему.

Различают два основных вида поражений током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы подразделяются на электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизацию кожи, механические повреждения и электроофтальмнию.

Электрические ожоги в зависимости от условий их возникновения бывают двух видов: токовые (контактные) и дуговые.

Токовый ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновения к токоведущей части. Различают электрические ожоги четырех степеней. Основные признаки ожогов I ступени — покраснение кожи.

II степени — образование пузырей. III степени — обугливание кожи, IV степени — обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.

Дуговой ожог является результатом действия на тело человека электрической дуги в электроустановках высокого напряжения. Такой ожог носит, как правило, тяжелый характер (III или IV степень).

Электрические знаки (электрические метки) представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета в виде мозоля на поверхности кожи в месте контакта ее с токоведущнми частями. В большинстве случаев они безболезненны. Со временем поврежденный слой кожи сходит.

Электрометаллизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла при его расплавлении или испарении под действием электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, имеет специфическую окраску, которая определяется цветом металла, проникшего в кожу. Электрометаллизация кожи не опасна. С течением времени поврежденная кожа сходит, и пораженный участок приобретает нормальный вид.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. И результате возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия — это поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организ¬ма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. При электрическом ударе может наступить клиническая смерть, которая при отсутствии квалифицированной медицинской помощи через 7—8 мин переходит в смерть биологическую. Если при клинической смерти немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока и срочно начать оказывать необходимую помощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь может быть сохранена.

Причинами смерти от воздействия электрического тока могут быть остановка сердца или его фибрилляция (хаотическое сокращение волокон сердечной мышцы), прекращение дыхания и электрический шок — своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, об мена веществ и т. п. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких десятков минут до суток. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.

Критерии электробезопасности

Знание допустимых для человека значений тока и напряжения при определенной продолжительности его воздействия на организм и пути его прохождения через тело позволяет правильно оценить опасность поражения и определить требования к защитным мерам от поражения электрическим током.

ГОСТ 12.1.038—82 устанавливает предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека. Под напряжением прикосновения понимается напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Нормы предназначены для проектирования способов и средств защиты от поражения электрическим током людей при их взаимодействии с электроустановками. Они соответствуют прохождению тока через тело человека по пути рука — рука или рука — ноги.

Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном (неаварийном) режиме их работы, а также при аварийных режимах производственных и бытовых электроустановок.

Значения напряжения прикосновения и силы тока, протекающего через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме

работы электроустановки, не должны превышать предельных значений.

Для лиц, выполняющих работу в условиях высокой температуры (t>25°С) и влажности (относительная влажность >75%), эти нормы должны быть уменьшены в три раза.

Электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека.

При прохождении электрического тока через биологические ткани он может оказывать следующие действие:

Термическое действие — ожоги отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов, нервных и других тканей.

Биологическое действие— возбуждение живых тканей организма, которое сопровождается произвольным судорожным сокращением мышц.

Электролитическое действие

— разложение крови и других органических жидкостей в результате процесса электролиза.

Действие электрического тока приводит к различным электротравмам:

Местные — ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрические ожоги (по степеням):

  1. Покраснение кожи.

  2. Появление пузырей (отслоение эпидермиса).

  3. Обугливание эпидермиса.

  4. Обугливание главных мышечных и костных тканей.

Эпидермис — верхняя часть кожи. Под действием электрического тока появляются ожоги внутренних органов.

Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через организм человека (так называемый контактный ожог), при эксплуатации электрических установок с напряжением более1000 В. и при отсутствии контакта с токоведущими элементами, при приближении к ним на расстояние —

дуговой ожог.

Электрические знаки — (при непосредственном контакте с токоведущими проводниками) припухлости серого цвета с выраженной каймой, характерные размеры – 1..5 мм. Они, как правило, мало болезненны, но при обширном поражении могут привести к потере трудоспособности.

Металлизация кожи — попадание или проникновение мельчайших (расплавленных под действием электрической дуги) частиц металла в верхний слой кожи.

Механические повреждения — прямое или косвенное воздействие электрического тока на организм человека (разрывы кожи, поверхностных сосудов и нервных тканей, при тяжёлых случаях — вывихи суставов и переломы костей). Все проявления вызваны резкими и непринуждёнными сокращениями мышц.

Электроофтальмия — воспаление наружной поверхности глаз под действием ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар — возбуждение живых тканей организма, проходящим через него электрическим током которое сопровождается непроизвольным сокращением мышц.

Типы электрического удара:

  1. Судорожное сокращение мышц без потери сознания.

  2. Судорожное сокращение мышц, сопровождающееся потерей сознания, но при сохранении нормальной деятельности дыхания и работы сердца.

  3. Судорожное сокращение мышц, сопровождающееся потерей сознания, и нарушением нормальной деятельности дыхания и (или) работы сердца.

  4. Клиническая смерть (остановка сердца и прекращение дыхания и кровообращения). Длительность клинической смерти – 4..5мин.

На исход поражения электрическим током влияют:

  1. величина тока;

  2. сопротивление организма человека;

  3. продолжительность воздействия электрическим током;

  4. частота тока.

  5. род тока;

  6. путь прохождения электрического тока через организм человека;

  7. психологический фактор;

  8. состояние окружающей среды.

Величина тока.

  • при величине I = 0.5..1.5 mA — ток практически не ощущается

  • при величине I = 8..10 mA — судорожное сокращение мышц, резкие боли, но человек в состоянии оторвать руку от токоведущих частей

  • при величине I = 10 mA (не отпускаемое пороговое значение) — при его превышении человек не в состоянии самостоятельно оторвать руки от токоведущий частей.

  • при величине I = 90..100 mA — фибрилляция сердца, приводящая к клинической смерти.

Фибрилляция — судорожное сокращение сердца.

Сопротивление организма человека — (R = 360..1000

кОм) — существенно влияет на величину проходящего через тело человека.

Величина R зависит от:

  • состояния эпидермиса;

  • усилия прижатия частей кожи к токоведущим частям;

  • зона контакта и его площадь;

  • состояние окружающей среды;

  • психологический фактор.

При проведении расчётов R = 1000Ом.

Продолжительность воздействия эл. током.

  • при величине I = 100мА иt0,5сек. явление фибрилляции не наблюдается.

  • при величине I > 100мА иt>0,5сек. — смерть.

Продолжительность воздействия электрическим. током влияет на исход из-за уменьшения R и накопления в человеке остаточных негативных последствий воздействием электрического тока.

Частота тока.

Наиболее опасен для человека ток с частотой f = 20

100Гц.

При f,не входящих в этот интервал опасность — снижается.

Род тока.

Оказывает влияние при U200В

Напряжение переменного тока U=40В эквивалентно по степени поражения напряжению постоянного тока приU=120 В.

Путь прохождения электрического тока через организм человека.

Наиболее опасным считается путь тока, при котором его наибольшая часть проходит через сердце и грудную клетку.

Пример: при прохождении электрического тока по пути “рука-рука” значение неотпускания— в2раза меньше чем при прохождении по пути “рука-нога”.

1. Влияние электричества на организм человека | 3. Электробезопасность | Часть1

1. Влияние электричества на организм человека

Влияние электричества на организм человека

В этом разделе мы попытаемся исправить очень часто встречающуюся в учебниках по электронике ошибку, связанную с игнорированием или недостаточно детальным раскрытием темы электробезопасности. Если вы читаете эту статью, значит вы занимаетесь или собираетесь заняться практической работой с электричеством, и тема безопасности имеет для вас первостепенное значение. Те авторы, редакторы и издатели, которые по каким-то причинам не включают эту тему в свои труды, лишают читателя жизненно важной информации.

Большинство из нас испытали на себе некоторые формы поражения электрическим током, приведшие к болевым ощущениям или травмам. В основном такой опыт ограничивается покалываниями или болевым ударом вследствие разряда статического электричества. При работе с электрическими схемами, которые выдают большую мощность на нагрузках, боль является наименее значимым результатом поражения электрическим током.

Прохождение электрического тока через материал, обладающий каким-либо сопротивлением, приводит к рассеиванию энергии в виде тепла. Это самая основная форма воздействия электричества на живую ткань: под воздействием тока она нагревается. Если будет выделено большое количество тепла, то ткань может быть просто сожжена. По сути дела, эффект поражения электрическим током аналогичен эффекту воздействия открытого пламени или других источников высоких температур, но помимо этого, электричество может сжечь ткани под кожей человека, и даже его внутренние органы.

Еще более опасным является воздействие электрического тока на нервную систему человека. «Нервная система» — это сеть специальных клеток организма, называемых «нервными клетками» или «нейронами», которые обрабатывают и проводят огромное количество сигналов, управляющих всеми функциями организма. Головной мозг, спинной мозг и сенсорно-моторные органы функционируют в организме как единое целое, позволяя ему чувствовать, двигаться, реагировать, мыслить и помнить.

Нервные клетки взаимодействуют друг с другом по принципу «преобразования»: они создают электрические сигналы (очень малых напряжений и токов) в ответ на ввод определенных химических соединений, называемых нейромедиаторами, и высвобождают эти нейромедиаторы при стимуляции электрическими сигналами. Если через человека пройдет электрический ток достаточной величины, то под его воздействием крошечные электрические импульсы, порожденные нейронами, будут многократно превышены, что приведет к перегрузке нервной системы и блокированию рефлексов и сигналов управления мышцами. Последние при этом непроизвольно сократятся, и человек ничего с этим не сможет сделать.

Особенно опасная ситуация может возникнуть, ели человек коснется провода, находящегося под напряжением, рукой. Мышцы предплечья, которые отвечают за сжатие пальцев, развиты намного лучше, чем мышцы, ответственные за разжатие пальцев, поэтому, при воздействии электрического тока на обе группы мышц, сжимающие мышцы победят и сожмут пальцы в кулак. Ели провод при этом будет находиться со стороны ладони, то пальцы его обхватят, усугубив сложившуюся ситуацию. Самостоятельно отпустить провод человек уже не сможет.

С медицинской точки зрения, непроизвольное сокращение мышц называется оцепенением. Вывести пораженного электрическим током человека из состояния оцепенения можно только одним способом: прекратить прохождение тока через него.

Даже после прекращения воздействия электрического тока, человек еще некоторое время не сможет восстановить контроль над своими мышцами, пока не нормализуется баланс нейромедиаторов. На этом принципе построены такие устройства, как «электрошокеры», которые с помощью высоковольтного импульса на некоторое время (до нескольких минут) могут вывести человека из строя.

Электрический ток может повлиять не только на мышцы скелета, но так же и на мышцы диафрагмы и сердца. Чтобы нарушить работу сердца и вызвать аритмию достаточно тока небольшой величины. В этом случае нормальное сердцебиение сменится «трепетанием», которое не сможет обеспечить эффективную перекачку крови к жизненно важным органам организма. Если ток через организм будет достаточно сильным, то наступит смерть от удушья или от остановки сердца. Как это ни покажется странным, но для восстановления сердцебиения медики так же используют мощный разряд электрического тока, приложенный к груди человека.

И последнее, что мы с вами рассмотрим в этой статье — это опасности свойственные электрическим сетям общего пользования. Несмотря на то, что первоначальные исследования электрических цепей нами будут сосредоточены исключительно на постоянном токе (DC), большинство современных бытовых приборов используют для питания переменный ток (AC). Технические причины предпочтения переменного тока постоянному в системах питания не входят в рамки обсуждения этой статьи, но характерные опасности каждого вида электрической энергии очень важны а плане безопасности. 

Характер воздействия переменного тока на организм человека в значительной степени зависит от его частоты. В России, США и Европейских странах используется переменный ток низкой частоты (50 — 60 Гц). Такой ток более опасен чем переменный ток высокой частоты, и в 3-5 раз опаснее чем постоянный ток равнозначного напряжения. Воздействие переменного тока низкой частоты приводит к продолжительному сокращению мышц, которое не позволит убрать руку сжавшую провод от этого провода. Воздействие постоянного тока вызовет единичное конвульсивное сокращение мышц, после чего пораженный сможет отойти от источника тока. 

Переменный ток с большей вероятностью может вызвать аритмию сердца, тога как постоянный ток может остановить его. После того, как воздействие тока на организм прекращается, то у остановленного сердца имеется больше шансов восстановить нормальное сердцебиение, чем у сердца с аритмией (трепещущего). Поэтому дефибрилляторы, применяемые медиками скорой помощи, используют разряд постоянного тока, который останавливает аритмию и дает сердцу шанс на восстановление.

Теперь мы с вами знаем, что электрические токи опасны и взаимодействия с ними нужно избегать. В последующих статьях этого раздела мы рассмотрим какие токи входят и выходят из организма человека, и изучим меры предосторожности при работе с электричеством.

Краткий обзор:

  • Электрический ток способен вызвать глубокие и сильные ожоги в организме человека вследствие рассеивания мощности через электрическое сопротивление тела. 

  • Оцепенение — это ситуация, при которой мышцы человека непреднамеренно сокращаются вследствие прохождения внешнего электрического тока через его тело.

  • Мышцы диафрагмы (легких) и сердца так же подвержены неблагоприятному воздействию электрического тока. Чтобы нарушить работу сердца и вызвать аритмию достаточно тока небольшой величины.

  •  Переменный ток с большей вероятностью может вызвать аритмию сердца, тога как постоянный ток может остановить его.

Действие электрического тока на организм человека

Электроэнергетическая отрасль (электрические станции, электрические сети) насыщена электроустановками, которые являются фактором повышенной опасности из?за возможности травмирующего действия на человека электрического тока со всеми вытекающими последствиями. Действие электрического тока на организм человека носит многообразный характер.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействие.

Тепловое (термическое) действие проявляется в виде ожогов участка кожи, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.

Химическое (электролитическое) действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме человека растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.

Биологическое действие проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, в результате чего они могут погибнуть.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от:


  1. параметров электрического тока, протекающего через тело человека (величины напряжения, частоты, рода тока приложенного к телу),
  2. пути тока через тело человека (рука-рука, рука-нога, нога-нога, шея-ноги и др.),
  3. продолжительности воздействия тока через тело человека,
  4. условий внешней среды (влажности и температуры),
  5. состояния организма человека (толщины и влажности кожного покрова, состояния здоровья и возраста).

Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электрических ударов и электротравм.

Электрическим ударом называется такое действие электрического тока на организм человека, в результате которого мышцы тела (например, рук, ног и т.д.) начинают судорожно сокращаться.

В зависимости от величины электрического тока и времени его воздействия, человек может находиться в сознании или без сознания, но при этом обеспечивается нормальная работа сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечно-сосудистой системы человека и ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов тела человека (сердца, легких, мозга и т.д.).

Электрической травмой называется такое действие электрического тока на организм человека, при котором повреждаются ткани и внутренние органы человека (кожа, мышцы, кости и т.п.).

Особую опасность представляют электротравмы в виде ожогов в месте контакта тела человека с токоведущими частями электроустановок или ожоги электрической дугой, в том числе металлизация кожи (металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла при горении дуги). А также различные механические повреждения (ушибы, ранения, переломы), возникающие из-за резких непроизвольных движений человека при воздействии на него электрического тока. (Возможны вторичные последствия, вызванные падением с высоты, непроизвольными ударами).

В результате тяжелых форм электрического удара и электротравм, человек может оказаться в состоянии клинической смерти – у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии медицинской помощи клиническая смерть может перейти в смерть биологическую. Однако в ряде случаев при правильной медицинской помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться оживления пострадавшего.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания и, так называемый, электрический шок.

Прекращение работы сердца возможно в результате непосредственного действия электрического тока на сердечную мышцу или, рефлекторно, из-за паралича нервной системы. При этом может наблюдаться полная остановка сердца или, так называемая, фибрилляция, при которой волокна сердечной мышцы (фибриллы) приходят в состояние быстрых хаотических сокращений.

Остановка дыхания из-за паралича мышц грудной клетки может быть результатом или непосредственного прохождения электрического тока через область грудной клетки или рефлекторно, вследствие паралича нервной системы.

Нервная реакция организма человека на возбуждение электрическим током, которая проявляется в нарушении нормального дыхания, кровообращения и обмена веществ называется электрическим шоком.

При длительном шоковом состоянии может наступить смерть. Если же вовремя оказать пострадавшему медицинскую помощь, то шоковое состояние может быть снято без последствий для человека.

Основным фактором, определяющим исход поражения человека электрическим током, является значение электрического тока, протекающего через тело человека. Величина тока в теле человека определяется приложенным напряжением и электрическим сопротивлением человека. Сопротивление человека зависит от ряда факторов. Необходимо иметь в виду, что различные ткани и органы человеческого организма обладают разным удельным сопротивлением. Наибольшую величину имеет сопротивление сухой кожи и костная ткань, тогда как сопротивление крови и спинномозговой жидкости невелико.

Роговой верхний слой кожи человека не имеет кровеносных сосудов и обладает очень большим удельным сопротивлением – около 108 Ом×см. Внутренние слои кожи, насыщенные кровеносными сосудами, железами и нервными окончаниями имеют незначительное удельное сопротивление.

Условно можно рассматривать тело человека как часть электрической цепи, состоящей из 3-х последовательно соединенных участков: кожа — внутренние органы – кожа.

Принципиальная электрическая схема замещения человека представлена на рис. 1.1.


Рис.1.1 Принципиальная электрическая схема замещения человека, где: Гк — сопротивление кожи; Ск — ёмкость между электродом и внутренней частью тела; Гвн — сопротивление внутренних органов


Величина емкости (ск) в общем незначительна и поэтому ее часто принебрегают, принимая во внимание лишь величину сопротивления 2rк +rвн.

Сопротивление тела человека (Rh) является величиной переменной, зависящей от состояния кожи человека (толщина рогового покроя кожи, влажности) и окружающей среды (влажности и температуры).

Поверхностный кожный покров, состоящий из наслоения ороговевших клеток, имеет большое сопротивление – в сухом состоянии кожи оно может иметь значения до 500 кОм. Повреждение рогового покрова кожи (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела человека до 500-700 Ом, что пропорционально увеличивает опасность поражения человека электрическим током. Гораздо меньшее сопротивление электрическому току оказывают мышечные, жировые, костные ткани, кровь, нервные волокна. В целом сопротивление внутренних органов человека составляет 400-600 Ом.

В электрических расчетах за расчетное значение сопротивления тела человека принимается величина 1000 Ом.


Величина тока и напряжения

Основным фактором, влияющим на исход поражения человека электрическим током, является величина тока, которая согласно закону Ома зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления тела человека. Эта зависимость не является линейной, так как при напряжениях около 100 В и выше наступает пробой верхнего рогового слоя кожи, вследствие чего электрическое сопротивление человека резко уменьшается (становится равным rвн), а ток возрастает. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.


Род и частота электрического тока

Воздействие на человека постоянного и переменного тока различно — переменный ток промышленной частоты опаснее постоянного тока того же значения. Случаев поражения в электроустановках постоянным током в несколько раз меньше, чем в аналогичных установках переменного тока при более высоких напряжениях (более 300 В) постоянный ток более опасен, чем переменный (из?за интенсивного электролиза).

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока через человека, а следовательно, повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *