Проходя через организм человека эл. ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры органов, лежащих на пути тока, вызывая в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие выражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, в нарушении ее физико-химического состава.

Механическое действие выражается в расслоении разрыве тканей в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости в крови.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов.

Перечисленные действия эл. тока на организм нередко приводят к различным электротравмам, которые условно разделяют на местные и общие.

К местным эл. травмам относятся:

1) ожоги;

2) металлизация кожи;

3) эл. знаки;

4) механические повреждения;

5) электроофтальмия.

К общим эл. травмам относится: эл. удар, при котором происходит возбуждение различных групп мышц тела человека, что может привести к судорогам или к остановке дыхания или сердца. Последнее связано с фибрилляцией - хаотическим сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл).

1. Ожоги возникают вследствие термического эффекта при прохождении тока через тело человека, а также при внешнем воздействии на него эл. дуги. Внешний вид ожогов - от покраснения кожи до образования пузырей и обугливания биологической ткани.

2. Металлизация кожи связана с проникновением в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении под действием эл. дуги. С течением времени больная кожа сходит и происходит заживление.

3. Эл. знаки - это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1-5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. Эл. знаки безболезненны и лечатся благополучно.

4. Механические повреждения обусловлены возбуждением и судорожным сокращением мышц тела, что может вызвать разрыв кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей, а также вывих суставов и даже перелом костей.

5. Электроофтальмия - воспаление наружных слизистых оболочек глаз вследствие мощного ультрафиолетового излучения эл. дуги.

6. Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него эл. током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Различают следующие 4 степени ударов:

а) судорожное сокращение мышц без потери сознания;

б) судорожное сокращение мышц с потерей сознания;

в) потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого)

г) клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.

Поражающее действие эл. тока зависит от следующих факторов:

1. напряжение прикосновения;

2. значение и длительность протекания тока;

3. род и частота тока;

4. состояние кожного покрова человека и сопротивление человека;

5. индивидуальных особенностей человека;

6. пути протекания тока;

7. состояния внешней среды;

8. схемы сети. Рассмотрим эти факторы.

1. Напряжение прикосновения Uпр(В) - это потенциалов двух точек цепи, которых одновременно касается человек или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека Rчел (Ом):

Uпр = Iчел * Rчел

где Iчел - ток, проходящий через человека по пути рука-ноги.

ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельные допустимые напряжения и токи, протекающие через тело человека для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам при нормальном (неаварийном) режиме работы эл. установки производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц.

2. Значение и длительность протекания тока. Чем больше ток, тем опаснее его действие. Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты (50 Гц) при I = 0.6-1.5 мА. Этот ток называется ПОРОГОВЫМ ОЩУТИМЫМ ТОКОМ. Этот ток не поражает человека, но может стать косвенной причиной несчастного случая (например, при работе на высоте).

Ток 10-15 мА (при 50 Гц) вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц рук, которые человек преодолеть не в состоянии. Такой ток называется пороговым неотпускающим.

При 25-30 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При длительном воздействии такого тока (в течение нескольких минут) может наступить смерть от прекращения работы легких.

При 100 мА ток оказывает влияние на мышцы сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию, при которой сердце перестает работать как насос и поставлять кровь органам. В итоге - смерть.

Длительность протекания тока на исход поражения вследствие того, что со временем резко возрастает ток за счет уменьшения сопротивления тела и накапливаются отрицательные последствия воздействия тока на организм.

3. Род и частота тока в значительной мере определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20 - 1000 Гц. При частоте меньше 20 Гц или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается. Токи частотой более 500 000 Гц эл.удара не вызывают но могут быть причиной термического ожога.

При постоянном токе пороговый ощутимый ток составляет 6-7 мА (вместо 0.6-1.5 мА при 50 Гц), а пороговый неотпускающий ток равен 50-70 мА, фибриляционный - 300 мА.

4. Состояние кожного покрова человека и сопротивление человека; Эл. сопротивление человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей

5. Индивидуальные особенности человека. На сопротивление тела человека оказывают также влияние физическое и психическое состояние. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводит к уменьшению величины сопротивления тела, т.е. поражение током будет более тяжелым, чем в нормальном состоянии. Сопротивление тела человека - величина непостоянная. Оно уменьшается в результате действия тока и при увеличении приложенного напряжения проходящего тока. С увеличением времени воздействия тока сопротивление тела падает (рис 2) за счет возникающих ответных реакций организма (расширение сосудов кожи, повышение потоотделения).

6. Путь протекания тока. Из всех возможных путей протекания тока через тело человека (голова-руки, голова-ноги, рука-нога, нога-рука и т.д.) наиболее опасными являются те, при которых поражается головной или спинной мозг (голова-руки, голова-ноги) сердце и легкие (руки-ноги).

7. Состояние внешней среды. Сопротивление тела зависит от состояния внешней среды: влажности, температуры, запыленности и т.д. При повышении температуры влажности, уменьшения подвижности воздуха изменяется влагоотделение (в т.ч. выделение пота) и уменьшается сопротивление кожного покрова, т.е. увеличивается вероятность поражения током.

8. Влияние схемы сети. Действие эл. тока на человека сказывается при включении тела в эл. сеть (прикосновение к токоведущим частям или нетоковедущим при при повреждении изоляции). Прикосновения возможны двухполюсные (фаза-фаза) и однополюсные (фаза-земля).

а) двухполюсное

б) однополюсное с несовершенной изоляцией

в) однополюсное при пробое на корпус

г) однополюсное при одновременном замыкании на землю одной из двух других фаз.

При прикосновении ток через тело человека I чел зависит не только от схемы внешней цепи, но и от схемы включения человека в электрическую цепь, от состояния изоляции токопроводящих частей установки, от режима нейтрали источника питания и др. обстоятельств.

Наиболее опасной является схема двухполюсного прикосновения. При этом ток идет по пути рука-рука (самый опасный путь) и будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека, т.е.

I чел = Uл/Rчел,

где Uл = sqrt(3)*Uфаз

При однополюсном прикосновении, которое случается чаще, в исходе поражения немаловажную роль играет режим работы нейтрали, сопротивление изоляции, емкость проводов относительно земли, сопротивление обуви, пола и т.д.

При прикосновении к одной из фаз последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивление изоляции и емкости относительно земли двух других фаз. В этом случае ток через тело человека ограничивается включенным последовательно с человеком эквивалентным сопротивлением изоляции фаз, состоящим из активной и емкостной составляющей.

При наличии одновременного замыкания на землю другой фазы, т.е. когда сопротивление этой фазы становится маленьким, человек оказывается под линейным напряжением аналогично случаю с 2-х полюсным прикосновением.

Iчел = Uфаз * sqrt(3)/(R чел+r зм)

где r зм - малое сопротивление

При пробое изоляции часть тока замыкания на землю проходит через тело человека.

Система с изолированной нейтралью чаще применяется на предприятиях, где сети небольшой протяженности, а следовательно небольшая емкость и высокий уровень сопротивления изоляции фаз относительно земли.

На предприятиях с разветвленной сетью и большой ее протяженности с т. зр. электробезопасности предпочтение отдается сети с заземленной нейтралью (особенно в электроустановках до 1000В).

Человек оказался включенным под фазное напряжение, которое меньше линейного в 1,73 раза (sqrt(3)).

Выводы:

1. Прикосновение человека к исправной фазе в сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме (при замыкании другой фазы на землю) более опасно, чем при нормальном режиме.

2. В период нормальной работы сети более безопасной является, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период - сеть с заземленной нейтралью.

3. Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды и т.д.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции (напр. на крупных предприятиях).

4. Сеть с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддержать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна, т.е. сеть малоразветвленная (напр. электротехнические лаборатории, малые предприятия).

5. При напряжении более 1000В по технологическим требованиям сети напряжением до 35кВ включительно имеют изолированную нейтраль, а выше 35кВ - заземленную.

4.1.2 Шаговые напряжения