Действие электрического тока на организм, опасные напряжения, токи, частоты, причины поражения электрическим током

Чем опасен постоянный ток

Постоянный электроток протекает от одного полюса цепи к другому без изменения направления. Классическим его примером в электротехнике может служить питание потребителей от аккумуляторных батарей.

Он считается менее опасным, поскольку при действии на человека вызывает спазм. Спазм проходит после снятия напряжения, что позволяет снизить вероятность критических последствий для здоровья.

Однако говорить о безопасности можно только при малых значениях постоянного напряжения. Чем выше величина напряжения, тем сильнее проявляется опасность. При напряжении, превышающим значение 500 В, постоянный электроток может оказываться опаснее переменного.

Особенностью воздействия при высоком вольтаже является более сильный отбрасывающий эффект, чем при переменном напряжении. Это может становиться причиной падения и травмирования с серьезными последствиями для здоровья и даже с летальным исходом.

Причины

Большинство электротравм фиксируется в домашних условиях во время непосредственного контакта (прикосновения) с различными проводниками электротока, находящихся под напряжением 220 вольт. Как правило, в качестве таких источников выступает неизолированная электропроводка или неисправные бытовые электроприборы, розетки, патроны ламп, выключатели.

Частыми причинами являются нарушение правил безопасности (игнорируются средства защиты) при выполнении монтажных/строительных работ. Реже электротравма вызывается воздействием высоковольтного (переменного/постоянного) тока при проникновении людей на электроподстанции, когда лезут на опоры ЛЭП. Иногда причиной является случайное попадание под напряжение в местах, где его изначально не было или возникновение напряжения на корпусе оснащения/оборудования, при обычных условиях на которое оно не подаётся.

Поражение током на производстве часто происходит, когда не соблюдаются охрана труда (нарушения технических норм безопасности при работе с электроустановками, работа с электроприборами, не прошедших проверку или самодельных электроустройствах, а также несоответствие электрооборудования или защитных средств условиям их использования и правилам безопасности). Значительно реже причиной электротравмы может выступать дуговой разряд (контакт на расстоянии), например, при падении на землю высоковольтного провода и возникновении «шагового» напряжения в радиусе около 10 м. При попадании в эту зону, человек может поражаться на расстоянии дуговым разрядом.

Знак поражения электрическим током или электрометка

Характер и последствия воздействия на человека

Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

1. от величины и рода (переменный или постоянный) протекающего тока;
2. продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
3. пути протекания;
4. от физического и психологического состояния человека;
5. от состояния внешней среды, например при высокой влажности воздействие электричества на организм будет сильнее.

Величина и тип протекающего тока является главным фактором от которого зависит исход его воздействия на организм человека (или животного).

По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

• Человек начинает ощущать воздействие проходящего сквозь него переменного тока при значении 0,6 мА, прямого начиная с 5-7 мА. Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами.
• Следующий порог – порог неотпускающего (удерживающего) тока. Его значение для переменного тока составляет ≥10 мА, для постоянного ≥50 мА.
• Третье пороговое значение – фибрилляционный ток. Это значение переменного тока 100 мА, а постоянного 300 мА, при длительности воздействия такого тока 0,5 сек, может наступить остановка сердца или его фибрилляция.

В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

В то же время, хотя переменный ток считается более опасным для человека, но это касается в основном частоты 50 Гц. С увеличением частоты, даже с учетом что сопротивление организма падает и ток текущий через него увеличивается – опасность поражения снижается электротоком и полностью исчезает при частоте 450 — 500 гГц, т.к. при высокой частоте возникает так называемый «skin» эффект – ток идет по поверхности организма, те по коже, и не может поразить человека. Но с токами такой частоты мы практически не сталкиваемся ни в быту, ни на производстве, в отличие от 50 герцового переменного напряжения, которое является стандартом в электросетях России.

Какой ток опасней для жизни человека

Переменный ток в промышленности и быту используется значительно чаще. К этому давно привыкли и мало кто знает, что в 19 веке Никола Тесла и Томас Эдисон развернули настоящую «токовую войну», итоги которой определяли дальнейший путь развития промышленности.

Проводник электричества

Одним из аргументов, приводимых Эдисоном в защиту постоянного тока, была его меньшая опасность для человека по сравнению с переменным. При одинаковых условиях (до 500 В) сила воздействия переменного тока на организм выше в 2-4 раза.

В итоге победила концепция переменного тока. Он значительно легче и с меньшими потерями передаётся на дальние расстояния, легко преобразуется, удобнее для работы электродвигателей.

Воздействие электротока на человеческое тело:

• Термическое (до 60%) — нагрев кожи и внутренних тканей вплоть до ожогов;
• Электролитическое — разложение и нарушение физико-химического состава органических жидкостей (крови, лимфы);
• Механическое — расслоение и разрыв внутренних органов под воздействием электродинамического удара;
• Биологическое — судорожные сокращения мышечной и нервной ткани.

Внимание! Потеря сознания, а также нарушение работы сердца и лёгких происходит при совпадении частоты электрического потока и сердечных сокращений

Переменный

Электроток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Поток электронов постоянно колеблется с определённой частотой.

Синусоида движения электронов

Почему для жизни человека переменный ток более опасен, чем постоянный:

• В силу своей природы вызывает возбуждение нервной системы, сокращение и расслабление мышц, что повышает вероятность фибрилляции предсердий, приводящей к остановке сердца;
• Частота проходящего импульса снижает сопротивление человеческого тела;
• Электропроводник с переменным током обладает высокой силой притяжения.

Вам это будет интересно Основы электроники для начинающих

На заметку! Верхняя граница силы переменного тока, не приводящая к поражению и тяжким последствиям — 1,2 мА.

Постоянный

Электроток — движение заряженных частиц от минуса к плюсу, полярность и напряжение которого постоянны. Поток электронов идёт строго по прямой линии без колебаний. Тяжесть поражения прямо пропорциональна величине подведённого напряжения.

Генератор постоянного тока

Причины меньшей опасности постоянного тока по сравнению с переменным:

• Вызывает спазм мускулатуры, но не приводит к нарушениям сердечных сокращений;
• Сопротивление человеческого тела выше при частоте колебаний электронов равной нулю;
• Одиночный удар позволяет быстрее прекратить прямой контакт с электропроводником, отбрасывает человека, уменьшая длительность воздействия поражающих факторов на организм.

Внимание! Верхняя граница безопасного воздействия постоянного тока значительно выше — 7 мА. Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее. Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее

Сравнение воздействия на организм переменного и постоянного электротоков, чтобы выяснить, какой ток опаснее.

Обратите внимание! Важно знать, какой ток опасен для жизни — 50–100 мА, более 100 мА — смертелен. Оказание помощи при электротравме

Оказание помощи при электротравме

Оказание помощи при электротравме

Как избежать поражения электрическим током

Чтобы предотвратить поражение человека электричеством, необходимо не допустить возможность телесного контакта с деталями и проводниками под напряжением. Поэтому все работы выполняться с применением необходимых защитных средств. К числу основных средств индивидуальной защиты этого типа относятся диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические коврики и подставки и т.д.

При работе обязательно применяется изолированный инструмент. Персонал в обязательном порядке проходит инструктаж, работники должны знать, как избежать поражения. Перед выполнением работ обязательно обесточить соответствующий участок сети. При этом на рубильнике или выключателе должна быть выставлена информационная табличка о запрете включения сети. Не допускается выполнение любых манипуляций с проводниками под напряжением.

Проверить наличие напряжения можно при помощи специальных индикаторных приборов. Самым простым и доступным среди таких приборов является индикаторная отвертка.

Если имеются сомнения, под напряжением ли проводник, работать с ним нельзя!

Воздействие электрического тока на организм человека

Несчастные случаи, связанные с опасным воздействием элек­трического тока на организм человека, происходят при соприкос­новении человека с токоведущими частями или же от действия разрядного тока при приближении к токоведущим частям на достаточное для образования разряда расстояние.

Механизм поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрес­кивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процес­сов в живом организме).

При электротравмах могут быть внутренние (электрический удар) или внешние (ожог, металлизация, электрический знак) поражения организма человека.

Наиболее тяжелым видом электротравм являются электри­ческие удары.

Наблюдения и исследования данных об электротравматизме показывают, что решающее влияние на исход электрических травм оказывают следующие факторы:

а) величина поражающего тока, протекающего через тело человека;

б) напряжение в электроустановках;

в) продолжительность воздействия тока на организм чело­века;

г) путь прохождения тока;

д) род и частота тока;

е) состояние окружающей среды;

ж) состояние организма человека в момент получения элек­тротравмы.

Величина поражающего тока. До настоящего времени вопрос о том, какая величина тока является опасной и какая смертельно опасной для человека, окончательно не разрешен.

Под безопасным током обычно понимают ток такой величины, который дает возможность человеку самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Величина тока зависит от сопротивления тела человека и приложенного к нему напряжения.

Наибольшей величиной отпускающего переменного тока с час­тотой 50 периодов в секунду можно принять 15—20 ма и наи­большую величину отпускающего постоянного тока можно при­нять в среднем 60—70 ма.

Примерная зависимость характера воздействия тока на орга­низм человека от его величины, составленная по данным изуче­ния электротравматизма и экспериментов над животными, дана в табл. 24.

Продолжительность воздействия тока. Длительность воздей­ствия тока на организм человека также имеет большое значение. Установлено, что с увеличением времени действия тока электрическое

Т а б л и ц а 24

сопротивление тела человека уменьшается. Следовательно, с увеличением длительности воздействия тока, величина тока, про­ходящего через тело человека, возрастает; поэтому чем дольше человек находится под током, тем более тяжелыми получаются последствия.

Путь прохождения тока. Путь прохождения тока в организме, повидимому, также оказывает влияние на исход электротравм. В настоящее время считается установленным, что с увеличением пути прохождения электрического тока через организм тяжесть исхода несчастного случая возрастает.

В связи с тем, что прохождение электрического тока через тело человека вызывает различные сложные патологические про­цессы в организме человека, вопрос о влиянии пути прохождения тока на исход электротравм не является окончательно решенным.

Род и частота тока. Изучение воздействия переменного и по­стоянного тока на организм человека показывает, что опасность переменного тока для возникновения электротравмы выше опас­ности постоянного тока при низких напряжениях.

Изучение влияния тока различной частоты на организм чело­века показывает, что опасность поражения током с увеличением частоты уменьшается.

Установлено, что наиболее опасными для человека частотами являются частоты 50—60 Гц, и что значительное увеличение частоты тока снижает опасность поражения.

Опыт эксплуатации высокочастотных генераторов показывает, что с точки зрения поражения организма электрическим ударом токи высокой частоты не представляют опасности поражения организма, но они при прикосновении к токоведущим частям вызывают ожоги.

Состояние человека в момент электротравмы. Различный со­став тканей человеческого тела является причиной различного сопротивления электрическому току. Удельное сопротивление тела человека, когда кожный покров находится в сухом состоя­нии, составляет от 40 000 до 100 000 Ом, причем свыше 90% этого сопротивления приходится па кожный покров. Однако сопротивление наружного слоя кожного покрова не остается величиной постоянной, а меняется в весьма широких пределах и зависит: а) от влажности и чистоты кожи, б) от величины по­верхности и плотности контакта, в) от величины тока и продол­жительности прохождения его через тело человека; г) от вели­чины приложенного напряжения.

С.Филин, 2014

Симптомы

Признаки поражения электрическим током и степень тяжести функциональных расстройств могут варьировать в чрезвычайно широком диапазоне и зависят от напряжения, силы и характера тока, длительности его воздействия и путей прохождения, уровня сопротивления кожи и других условий.

К местным признакам относятся электроожоги, которые в зависимости от глубины поражения тканей подразделяют на 4 степени:

• 1 степень – характеризуется повреждением эпидермиса и проявляется покраснением и появлением знаков (электрометок) тока;
• 2 степень – визуально определяемая отслойка эпидермиса и образование безжидкостных пузырей;
• 3 степень – процесс коагуляции распространяется на всю толщину кожи;
• 4 степень – поражаются нервные волокна, сухожилия, кровеносные сосуды, мышечная и костная ткань.

Отличительной особенностью электроожога является его появление в местах входа тока и наличие импрегнации металла в кожу, которая, в зависимости от вида проводника, приобретает различную окраску: от серо-желто-коричневой при контакте кожи со свинцом до зеленоватой – при ее контакте с латунью.

Характерно отсутствие боли или незначительная болезненность ожогов. Их особенностью является распространение процесса распада и отторжения за границы первоначального поражения, частые осложнения в виде кровотечений, обусловленные их «хрупкостью» и склонностью к разрыву из-за нарушения сосудистых стенок электротоком. Позже, может развиваться некроз кожи и подкожных тканей, захватывающий кость. При обширном поражении мышц развивается протеолиз и происходит всасывание продуктов распада тканей организма, что и обуславливает травматический токсикоз. При заживании могут образовываться грубые рубцовые деформации и развиваться контрактуры.

Общие признаки определяются степенью тяжести поражения током:

• I степень — тоническое сокращение мышц, возбуждение, сознание сохранено, артериальная тахикардия, невыраженная гипертензия.
• II степень — сопор, выраженная артериальная гипертензия, нарушение сердечного ритма и дыхания.
• III степень — ларингоспазм, коматозное состояние, аритмия.
• IV степень — клиническая смерть.

Общие проявления при поражении электротоком проявляются судорожным синдромом, изменениями психики, нарушениями функции дыхательной, центральной/периферической нервной и сердечно-сосудистой систем, различных внутренних органов, изменениями в крови, снижением проницаемости сосудов. Субъективные ощущения в месте прикосновения к проводнику могут быть различными: ощущение зуда, толчок, жгучая боль, дрожь. Как правило, возникает судорожное сокращение мышц.

Характерной особенностью действия электротока является тетанический спазм дыхательных мышц и ларингоспазм, вызывающий афонию, что и обуславливает невозможность пострадавшего человек позвать на помощь. В большинстве случаев при незначительной силе тока появляется моторное возбуждение. При большей мощности тока около 70% пострадавших теряют сознание, и значительная часть пострадавших приходит в себя без каких-либо специальных мероприятий сразу после отключения от сети. Потеря сознания на длительный срок характерна при прохождении электротока через структуры головного мозга.

Объективно отмечается холодный пот, синюшность губ, бледность кожных покровов, чувство усталости/разбитости, вялость, апатия, тяжесть во всем теле, адинамия, общее угнетение/возбуждение, возможна истерия и ретроградная амнезия. При поражении током отмечаются изменения со стороны ЦНС и структур спинного мозга — длительное апноэ, головная боль, повышение внутричерепного давления, светобоязнь, симптом Кернига.

Реже — субарахноидальные кровоизлияния, острая мозжечковая атаксия, очаговые поражения головного/спинного мозга, паркинсонизм, посттравматическая энцефалопатия. При поражении не высоким напряжением — снижение чувствительности, трофические расстройства.

Характерны распространенный сосудистый спазм, деструкции стенок кровеносных сосудов, тромбообразование, расстройства микроциркуляции, некроз сосудов. В периферической крови отмечается лейкоцитоз, реже, изменения лейкоцитарной формулы. При тяжелых поражениях могут появляться расстройства дыхания, вплоть до его остановки, отек легких, травматическая эмфизема, поражения печени, поджелудочной железы, кишечника, почек. При прикосновении к проводнику головой или воздействии вольтовой дуги вблизи лица отмечаются: неврит зрительного нерва, хореоретиниты, катаракты.

В чем опасность поражения

Каково же воздействие электрического тока на человека? От него может не просто резко встряхнуть, дернуть, это чревато получением травмы, ожога и даже гибелью – все зависит от силы заряда, от индивидуальных особенностей организма. Зачастую полученная электротравма становится причиной последующего летального исхода.

Наибольшую угрозу для нас представляет переменный электроток (минимальная величина, которая ощущается организмом, составляет значение в 1 мА). Опасность переменного тока зависит от его частоты. Электротоки от 10 до 500 Гц одинаково опасны. С увеличением частоты значения пороговых токов также повышаются, при достижении этого значения до 1 кГц, опасность наоборот снижается. Постоянный не столь опасен, поскольку его пороговые значения в 4 раза выше, нежели у переменного.

Статистикой зафиксированы действия электрического тока на организм человека, когда попадание под, казалось бы, небольшое напряжение в несколько десятков вольт повлекло за собой смерть.

Последствия от удара электротоком зависят от следующих факторов:

• величина тока – чем она выше, тем хуже последствия. Допустим, 25 мА вызывают паралич органов дыхания, и человек не в состоянии сам оторваться от токопроводящей части. Сначала он задыхается, а затем происходит остановка сердца;
• длительность действия – промежуток времени, в течение которого человек находится под воздействием высокого напряжения. Чем продолжительнее подобное нахождение, тем меньше сопротивление тела, что, в конце концов, может сказаться на дальнейшей дееспособности пострадавшего;
• значение частоты – переменный ток частотой от 40 до 500 Гц является опасным для жизни;
• путь электрического потока – электроток старается продвигаться по кратчайшему пути с наименьшим сопротивлением. Прохождение его сквозь тело опасно тем, что он затрагивает жизненно важные органы;
• проблемы со здоровьем – хронические заболевания (сахарный диабет, сердечная недостаточность) многократно увеличивают риск смертельного исхода.