умк_Чеботарев_ч

Вторая особенность электрического тока – в том, что он, протекая через тело человека, оказывает воздействие не только в местах контакта и на пути протекания через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность отдельных органов и систем организма человека (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.).

Третьей особенностью является опасность получения электротравмы без непосредственного контакта с токоведущими частями электроустановки – при перемещении по земле (полу) вблизи поврежденной электроустановки (в случае замыкания на землю), через электрическую дугу.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает на него

сложное воздействие:

1)термическое;

2)электролитическое;

3)биологическое;

4)механическое.

Термическое действие тока проявляется в ожогах тела, нагреве и повреждении кровеносных сосудов, нервов, крови, мозга и других органов, что вызывает их серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении кро-

ви и других жидкостей в организме, вызывает значительные нарушения их физико-химического состава, а также ткани в целом.

Биологическое действие тока выражается главным образом в нарушении биологических процессов, протекающих в живом организме, что сопровождается разрушением и возбуждением тканей, а также сокращением мышц.

Механическое действие тока проявляется в разрывах кожи, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихах суставов и даже переломах костей вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека.

Наиболее сложным является биологическое действие тока, которое распространяется только на живые организмы.

Любое из указанных воздействий может привести к электрической травме, т.е. повреждению организма, вызванному воздействием электрического тока или электрической дуги.

Электротравма – травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Различают электротравмы:

–местные;

–общие (электрические удары).

11

В значительном числе случаев (более половины) электротравмы носят смешанный характер.

Местные электротравмы – это четко выраженные местные нарушения целостности тканей организма.

Кместным электротравмам относят:

-электрический ожог (результат теплового воздействия электрического тока в месте контакта);

-электрический знак (специфическое поражение кожи, вызванное действием тока);

-металлизацию кожи частицами металла под действием электрической дуги;

-электроофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз из-за воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги);

-механические повреждения (разрывы кожи, вывихи, переломы костей) вследствие падения с высоты, резких непроизвольных сокращений мышц или потери сознания, вызванных действием электрического тока.

Электрический ожог бывает двух видов:

1.токовый (или контактный);

2.дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате контакта тела с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

При более высоком напряжении между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга, обладающая высокой температурой (свыше 3500 °С) и большой энергией. Электрическая дуга может вызвать обширные ожоги тела, выгорание тканей на большую глубину, обугливание и бесследное сгорание больших участков тела.

Различают 4 степени ожогов:

1 – покраснение кожи;

2 – образование пузырей;

3 – омертвление поверхностных и глубоких слоев кожи; 4 – обугливание кожи, поражение мышц, сухожилий и костей. Раны от ожогов заживают очень медленно.

Электрические знаки – пятна серого или бледно-желтого цвета овальной формы, диаметром 1 – 5 мм на поверхности кожи человека, образующиеся в месте контакта с проводником тока. Пораженный участок кожи заживает подобно мозоли, при этом происходит омертвение верхнего слоя кожи. Эта травма серьезной опасности не представляет и быстро проходит.

12

Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

Окраска кожи при металлизации зависит от вида металла токоведущей шины и бывает:

–зеленой (при контакте с красной медью);

–серо-желтой (при контакте со свинцом);

–сине-зеленой (при контакте с латунью).

Вместе поражения кожа становится шероховатой и жесткой. В зависимости от места поражения эта травма может быть очень болезненной, с течением времени пораженная кожа сходит, а если поражены глаза, то возможно ухудшение зрения.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз под действием потока ультрафиолетовых лучей, испускаемых электрической дугой, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в нем химические изменения. Травма сопровождается большой болью и резью в глазах, временной потерей зрения, при сильном поражении потребуется сложное и длительное лечение. Нельзя смотреть на сварочную электродугу без специальных защитных очков.

Механические повреждения возникают в результате резких судорожных сокращений мышц под действием проходящего через тело человека тока (расслаиваются, разрываются различные ткани, стенки кровеносных сосудов; возможны вывихи суставов, разрывы связок и даже переломы костей; кроме того, в состоянии испуга и шока человек может упасть с высоты и получить травму).

Электрический удар – поражение организма человека, вызванное возбуждением живых тканей тела электрическим током, сопровождающимся судорожным сокращением мышц. При электрических ударах результат действия тока на человека может быть различным – от легкого, едва ощутимого сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т.е. до смертельного поражения.

Взависимости от возникающих последствий электрические удары делят на четыре степени:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого);

IV – состояние клинической смерти (отсутствие дыхания и кровообращения).

13

Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть:

–прекращение работы сердца;

–прекращение дыхания;

–электрический шок.

Прекращение работы сердца, как следствие воздействия тока на мышцу сердца, наиболее опасно. Это воздействие может быть прямым (ток протекает через область сердца) и рефлекторным (ток проходит через центральную нервную систему). В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция (беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца – фибрилл), что приводит к прекращению кровообращения.

Прекращение дыхания может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. При длительном действии тока наступает асфиксия (удушье) – болезненное состояние в результате недостатка кислорода и избытка диоксида углерода в организме. При асфиксии последовательно утрачиваются сознание, чувствительность, рефлексы, затем прекращается дыхание и, наконец, останавливается сердце – наступает клиническая смерть.

Электрический шок – тяжелая своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление в результате своевременного лечебного вмешательства или гибель организма из-за полного угасания жизненно важных функций.

1.2. Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов:

–величины силы тока;

–рода и частоты электрического тока;

–пути прохождения тока через человека;

–длительности прохождения тока через человека;

–электрического сопротивления тела человека;

–индивидуальных особенностей организма;

–площади и плотности контакта тела с токоведущими частями;

–условий окружающей среды.

14

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока.

При попадании человека под напряжение сила тока, протекающего через его организм, определяется по закону Ома:

I = U	,	(1)
R

где U – напряжение электрического поля, В; R – сопротивление электрической цепи, Ом.

Для характеристики воздействия силы электрического тока на человека установлены три критерия:

1)пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения);

2)пороговый неотпускающий ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник);

3)пороговый фибрилляционный ток (наименьшее значение силы тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца – хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие работу сердца как насоса) (табл. 1).

				Таблица 1
			Пороговое значение токов
	Ток через		Характер воздействия
	человека,
	мА		Переменный ток 50 Гц	Постоянный ток
	0,6 – 1,5	Начало ощущения – слабый зуд, по-		Не ощущается
		щипывание кожи под электродами
	2,0 – 4,0	Ощущение тока распространяется и		Не ощущается
		на запястье руки, слегка сводит руку
		Болевые ощущения усиливаются во		Начало ощущения. Впечатле-
	5,0 – 7,0	всей	кисти, сопровождаясь судоро-	ние нагрева кожи под элек-
		гами; слабые боли ощущаются во		тродом
		всей руке, вплоть до предплечья
		Сильные боли и судороги во всей		Усиление ощущения нагрева
	8,0 – 10,0	руке,	включая предплечье. Руки
		трудно, но еще можно оторвать от
		электродов
		Едва переносимые боли во всей руке.		Еще большее усиление ощу-
	10,0 – 15,0	Руки невозможно оторвать от элек-		щения нагрева как под элек-
		тродов. С увеличением продолжи-		тродами, так и в прилегаю-
		тельности протекания тока боли уси-		щих областях кожи
		ливаются

15

						Окончание табл. 1
	Ток через		Характер воздействия
	человека,	Переменный ток 50 Гц			Постоянный ток
	мА
		Руки парализуются мгновенно, ото-			Еще большее усиление ощу-
	20,0 – 25,0	рваться от электродов невозможно.			щения нагрева кожи, возник-
		Сильные боли, дыхание затруднено			новение	ощущения		внутрен-
					него нагрева. Незначительные
					сокращения мышц рук
		Очень сильная боль в руках и груди.			Ощущение сильного нагрева,
		Дыхание крайне затруднено. При			боли и судороги в руках. При
	25,0 – 50,0	длительном токе	может	наступить	отрыве	рук	от электродов
		паралич дыхания	или	ослабление	возникают едва переносимые
		деятельности сердца с потерей соз-			боли в результате судорожно-
		нания			го сокращения мышц
		Дыхание парализуется через не-			Ощущение		очень	сильного
		сколько секунд, нарушается работа			поверхностного и внутренне-
		сердца. При длительном протекании			го нагрева, сильные боли во
	50,0 – 80,0	тока может наступить фибрилляция			всей руке и в области груди.
		сердца			Затруднение		дыхания.		Руки
					невозможно оторвать от элек-
					тродов из-за сильных болей
					при нарушении контакта
	100,0	Фибрилляция сердца через 2 – 3 с;			Паралич дыхания при дли-
		еще через несколько секунд – пара-			тельном протекании тока
		лич дыхания
	300,0	То же действие за меньшее время			Фибрилляция		сердца		через
					2 – 3 с; еще через несколько –
					паралич дыхания
		Дыхание парализуется немедленно – через доли секунды. Фибрилля-
	Более 5000	ция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка
		сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока
		(несколько секунд) – тяжелые ожоги, разрушение тканей

Ток больше 5А, как правило, фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах немедленно наступает остановка сердца (минуя состояние фибрилляции), а также паралич дыхания. Если действие тока кратковременное (до 1 – 2 с), то после отключения тока сердце самостоятельно возобновляет нормальную деятельность, а дыхание при этом не восстанавливается и требуется немедленная помощь потерпевшему в виде искусственного дыхания.

Принято считать, что электрический ток величиной 100 мА и выше является смертельным.

Род и частота тока также определяют степень поражения. Наиболее опасным для человека является переменный ток промышленной частоты 50 Гц. Менее опасным считается постоянный ток.

16

Переменный ток промышленной частоты действует на централь-

ную нервную систему, вызывая судорожное сокращение мышц, что может длительно удерживать человека в контакте с частями, находящимися под напряжением, и в результате этого привести к нарушению физиологических функций организма – дыхания, работы сердца, нервной системы.

Высокочастотный ток (200 кГц и более) неопасен в отношении электрического удара, но опасен по тепловому воздействию вследствие возникновения ожогов и влияния на организм человека электромагнитного поля высокой частоты.

Постоянный ток и ток больших частот менее опасен, и пороговые значения для него больше. При протекании тока по пути «рука – рука» или «рука – ноги» пороговые значения силы тока приведены в табл. 2.

		Пороговые значения силы тока		Таблица 2
		Пороговый	Пороговый	Пороговый
	Род тока		неотпускающий	фибрилляцион-
		ощутимый ток, мА
			ток, мА	ный ток, мА
	Переменный ток
	частотой 50 Гц	0,5 – 1,5	6 – 10	80 – 100
	Постоянный ток	5,0 – 7,0	50 – 80	300

Ток, проходящий по пути «нога – нога», часто возникающий при шаговом напряжении, не воздействует на сердце и легкие, но влияет на них рефлекторно и при определенной силе и длительности способен привести к тяжелому исходу. Кроме того, он может вызвать судороги ног, падение человека и образование более опасного пути («руки – ноги») с большим шаговым напряжением, так как длина тела больше ширины шага.

При напряжении до 500 В более опасен переменный ток. Это объясняется тем, что одинаковые с постоянным током воздействия на организм человека он вызывает при силе тока, в 4 – 5 раз меньшей.

При напряжении свыше 500 В более опасен постоянный ток. Значительно опасными считаются пути прохождения через жизнен-

но важные органы (сердце, легкие, головной мозг), т.е. «голова – рука», «голова – ноги», «рука – рука», «руки – ноги». Возможные пути протекания тока через тело человека показаны на рис. 1.

Наиболее опасно прохождение тока через органы дыхания и сердце. По пути «рука – рука» через сердце проходит 3,3 % общего тока, «левая рука – ноги» – 3,7 %, «правая рука – ноги» – 6,8 %, «голова – руки» – 7 %. Частота возникновения путей при электротравматизме приведена в табл. 3.

17

Рис. 1. Характерные пути тока в теле человека

			Таблица 3
	Характеристика путей тока в теле человека
Путь тока		Частота возникновения, %	Доля теряющих сознание, %
Рука – рука		40	83
Правая рука – ноги		20	87
Левая рука – ноги		17	80
Нога – нога		6	15
Голова – ноги		5	88
Голова – руки		4	92
Другие		8	65

С увеличением продолжительности воздействия тока уменьшает-

ся сопротивление тела человека вследствие прогревания тела, потовыделения и пробоя рогового слоя кожи. С увеличением длительности воздействия тока растет вероятность тяжелого или смертельного исхода. Наиболее опасная продолжительность действия тока – 1 с и более, т.е. не менее периода сердечного цикла (0,75 – 1 с).

Опасное значение силы электрического тока, проходящего через те-

ло человека, зависит от приложенного напряжения и сопротивления те-

ла человека. Чем выше напряжение и меньше сопротивление, тем больше сила тока.

Электрическое сопротивление цепи человека представляет собой эквивалентное сопротивление нескольких элементов, включающихся последовательно:

1) сопротивление тела человека (кожного покрова и внутренних органов, сосудов);

18

2)сопротивление одежды;

3)сопротивление обуви;

4)сопротивление опорной поверхности ног.

Вэтой схеме электрическое сопротивление тела человека является главной составляющей. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев:

1)наружного – эпидермиса;

2)внутреннего – дермы.

Сухая неповрежденная кожа (верхний слой кожи, имеющий толщину до 0,2 мм) имеет сопротивление примерно 100 кОм. Сопротивление внутренних органов и сосудов значительно меньше (800 Ом). При наличии сухой неповрежденной кожи сопротивление тела человека может колебаться в зависимости от индивидуальных особенностей в пределах от 1000 до 20000 Ом. Большое влияние на снижение сопротивления тела оказывает состояние кожи, наличие пота, общее ослабление организма, состояние опьянения. При сочетании некоторых неблагоприятных факторов и при состоянии опьянения сопротивление тела человека снижается до 350 – 500 Ом. Болезненное состояние организма, опьянение уменьшают сопротивление организма и усиливают действие тока.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов и неодинакова в различных ситуациях. Известны случаи гибели людей от слабых токов при напряжении 12 В и благополучного исхода при действия напряжения 1000 В и более. Это зависит от состояния нервной системы, физического развития человека. Для женщин, например, пороговое значение силы тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин. При болезнях сердца, туберкулезе, заболеваниях крови и нервов опасность поражения увеличивается.

С увеличением приложенного напряжения сопротивление кожи уменьшается в результате пробоя верхнего рогового слоя. Снижается электрическое сопротивление кожи и увеличивается сила тока или время его протекания за счет увеличения нагрева верхнего слоя кожи и ее увлажне-

ния от пота в местах контакта. Увеличение площади и плотности кон-

такта с токоведущими частями также снижает сопротивление кожи. В расчетах, связанных с определением тока, проходящего через тело человека, сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

19

Влага, пыль, агрессивные пары и газы, высокая температура разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая опасность перехода напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования, к которым может прикасаться человек.

Напряжение прикосновения Uпр, В – разность электрических потенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электроустановки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.

На рис. 2. показана схема возникновения напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, находящейся под напряжением, и его ногами.

Рис. 2. Схема формирования напряжения прикосновения

Напряжение прикосновения, В:

Uпр = ϕр − ϕн ,

(2)

где φр, φн – разность потенциалов, под которыми находятся рука и нога человека, В.

Потенциал руки φр равен потенциалу корпуса установки, а потенциал ноги φн равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с корпуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикосновения фактически равно потенциалу корпуса.

20