Электрический ток и его влияние на человека.. Термическое воздействие тока
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
Электрический ток и его влияние на человека Среда, в которой мы с Вами обитаем, а также все то, что нас окружает, заключает в себе потенциальную опасность для нас. Одной из таких угроз является поражение током. Кроме природной среды (поражение молнией), есть еще бытовая и производственная, которые постоянно развиваются и прогрессируют (усовершенствование техники и применение новых разработок), а значит, несут в себе еще большую угрозу. Несмотря на то, что проверка приборов производится очень качественно, от ошибок и непредвиденных ситуаций никто не застрахован. К сожалению, чаще всего поражение током, как на производстве, так и в быту случается от того, что не соблюдены меры предосторожности и элементарной электробезопасности. Не исключаются также причины неисправности электропроводки и поломки приборов (при пользовании электрическим чайником, СВЧ-печью, и другими бытовыми приборами; ошибки при подключении стиральной машины, или припереносе розетки, либо при замене розетки и многое другое), используемых в быту, и электрических агрегатов и электрооборудования, используемого непосредственно на производстве. Как показывает статистика, процент получаемых травм от поражения током намного ниже по сравнению с травмами, полученными другими способами. Но при поражении током значительно выше процент тяжелых травм и летального исхода. Что такое электрический ток? Действие электрического тока на человека, а также его последствия можно лучше понять после того, как более детально рассмотрим, что же такое ток. Электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике или полупроводнике. В участке цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи — закон Ома. В случае, когда человек касается проводника, который находится под напряжением, он тем самым включает себя в цепь. Через тело человека пройдет ток, если он не изолирован от земли, либо касается проводника одновременно с другим предметом, у которого противоположенный потенциал. Данная формула применима к двухфазному, или его еще называют двухполюсному прикосновению к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Выглядит это следующим образом: При касании человеком двух фаз электроустановки, возникает цепь через тело человека, по которой проходит электрический ток. Величина электрического тока в данном случае зависит ТОЛЬКО от напряжения электроустановки и внутреннего сопротивления человека. Например, фазное напряжение электроустановки 220 (В), линейное напряжение соответственно 380 (В). В нормальных условиях среднее сопротивление человека приблизительно составляет 1000 (Ом). В данном случае ток, который пройдет через человека при одновременном его касании двух фаз (А и В) будет равен 380 (мА). А это смертельно опасно!!! Чуть иначе будет происходить расчет тока, проходящего через организм человека, если он прикоснется к одной фазе в сети с изолированной нейтралью. В этом случае цепь тока будет замыкаться через организм человека, далее на землю и через сопротивление изоляции и емкости фаз. Чем грозит действие электрического тока? Электрический ток производит следующие воздействия на организм человека проходя сквозь него: 1. Термическое При таком воздействии происходит перегрев, а также функциональное расстройство органов находящихся на пути прохождения тока. 2. Электролитическое При электролитическом действии тока в жидкости, которая находится в тканях организма, происходит электролиз, в том числе и в крови, из-за чего нарушается ее физико-химического состав. 3. Механическое Во время механического воздействия происходит разрыв тканей и их расслоение, ударное действие от испарения жидкости из тканей человеческого организма. После этого следует сильное сокращение мышц, вплоть до их полного разрыва. 4. Биологическое Биологическое действие тока несет в себе раздражение и перевозбуждение нервной системы. 5. Световое Данное действие служит причиной поражения глаз. Последствия при действии электрического тока Глубина и характер воздействия зависит от: рода тока (переменный или постоянный) и его силы времени его воздействия и пути, по которому он проходит через человека психологического и физиологического состояния данного человека. Так, например, при нормальных условиях и наличие сухой, неповрежденной кожи сопротивление человека может достигать нескольких сотен (кОм), а вот если условия будут неблагоприятные, то значение может упасть до одного килоома. Ниже, я Вам приведу в пример таблицу, как действует электрический ток разной величины на организм человека. Ток с силой около 1 (мА) уже будет довольно таки ощутимым. При более высоких показаниях будут испытываться болезненные и неприятные сокращения мышц у человека. При токе силой в 12-15 (мА) человек уже не может управлять своей мышечной системой и не в состоянии самостоятельно оторваться от поражающего источника тока. Если же ток будет выше, чем 75 (мА), то его воздействие приведет к параличу дыхательных мышц и, следовательно, к остановке дыхания. Если сила тока будет продолжать увеличиваться, то наступит фибрилляция сердца и его остановка. Более опасным, чем постоянный ток, является ток переменный. Имеет не малое значение и то, какими именно участками тела прикасается человек к токоведущей части. Самыми опасными считаются те пути, во время которых поражается спинной и головной мозг (голова-ноги и голова-руки), легкие и сердце (ноги-руки). Основные поражающие факторы 1. Электрический удар Возбуждает мышцы тела, приводит к судорогам, а затем к остановке дыхания и сердца. 2. Электрические ожоги Возникают в результате выделения тепла после прохождения тока через тело человека. Есть несколько видов ожогов, которые возникают в зависимости от параметров электрической цепи, а также состояния человека в тот момент: покраснение кожи возникновение ожога с образованием пузырей возможно обугливание тканей металлизация кожи, сопровождающаяся проникновением в нее кусочков металла, в случае расплавление металла. Напряжение соприкосновения – это напряжение, которое действует на человека во время его соприкосновения с одним полюсом, либо же с фазой источника тока. Самыми опасными зонами тела являются области висков, спины, тыльных сторон рук, голеней, затылка, а также шеи. Почитайте мою статью о групповом несчастном случае на производстве, который случился с двумя электромонтерами при переключениях в электроустановке напряжением 10 (кВ). Охрана труда в электроэнергетике Воздействие электрического тока на организм человека О влиянии электрического тока на тело человека было известно уже в конце 18 века. Однако, в то время не знали, что электрический ток может представлять опасность для человека. Первые упоминания о производственном электротравматизме в средствах массовой информации встречаются во второй половине 19 века (в 1863 г приводится описание электротравмы на постоянном токе, а в 1882 г – на переменном). В конце 19 века начинается систематическое изучение действия электрического тока на организм животных и человека, а также разрабатываются мероприятия по защите человека от тока. Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, являющееся совокупностью: термического воздействия – нагрев биологических тканей, сосудов, нервов и органов, находящихся на пути протекания тока; ожоги участков тела; электролитического воздействия – разложение органических жидкостей (крови и плазмы); механического воздействия – разрывы, расслоения тканей и кровеносных сосудов, вывихи и т.д. вследствие электродинамического эффекта; биологического – раздражение и возбуждение нервных волокон и других органов тканей организма. Любое из этих воздействий может привести к поражению человека в виде электрической травмы, которые можно условно разделить на местные и общие.  Рисунок. Классификация электрических травм К местным электрическим травмам, при которых возникает локальное (местное) повреждение организма, относят: 1. Электрический ожог самый распространенный вид местной электрической травмы. Электрический ожог является результатом воздействия на человека электрической дуги (дуговой ожог) или прохождения через его тело электрического тока (токовый ожог). Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела человека с токоведущей частью вследствие преобразования электрической энергии в тепловую. Так как кожа человека обладает во много раз большим сопротивлением, чем другие ткани человека, в ней выделяется большая часть тепла. Токовые ожоги возникают, как правило, в установках до 1000 В. Электрическая дуга, вызывающая дуговой ожог, возникает при разряде через тело человека и сопровождается прохождением тока через тело человека. Также дуговой ожог может произойти при коротких замыканиях в электроустановках, в этом случае ток через тело человека не протекает. Электрическая дуга обладает высокой температурой, что может вызывать обширные ожоги тела и привести к смертельным случаям. В ЭУ до 6 кВ ожог чаще всего является следствием случайных коротких замыканий. В установках более высокого напряжения ожог возникает: при случайном приближении человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние, при котором происходит пробой воздушного промежутка между ними; при повреждении изолирующих защитных средств (штанг, указателей напряжения и т.п.), которыми человек касается токоведущих частей, находящихся под напряжением; при ошибочных операциях с коммутационными аппаратами (например, при отключении разъединителя под нагрузкой с помощью штанги), когда дуга нередко перебрасывается на человека, и т.п. Различают 4 степени электрического ожога. Ожоги I степени характеризуются покраснением кожи, II степени – появлением на коже пузырей, III степени – омертвлением кожи, IV степени – обугливание кожи, подкожных тканей, мышц и даже костей. 2. Электрический знак (электрическая метка) специфическое поражение кожи, вызванное протеканием тока через тело человека. Электрические знаки представляют собой омертвевшие участки кожи на теле человека в местах входа-выхода электрического тока. Как правило, электрические знаки безболезненны и поддаются лечению. 3. Металлизация кожи обусловлена попаданием на тело человека частиц расплавившегося под действием электрической дуги металла. Тяжесть травмы зависит от места и площади поражения на теле человека. Весьма опасными могут быть случаи поражения глаз, нередко приводящие к потере зрения. Одновременно с металлизацией кожи часто происходит ожог электрической дугой. 4. Электроофтальмия это воспаление наружных оболочек глаз из-за воздействия ультрафиолетовых лучей от электрической дуги при коротких замыканиях в электроустановках. 5. Механические повреждения (разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов, вывихи суставов, переломы костей), возникают в результате резких, непроизвольных сокращений мышц под действием тока, либо падения человека с высоты.  Рисунок. Примерное распределение электротравматизма по видам травм К общим электрическим травмам, при которых поражается весь организм, относят электрический удар. Этот вид электрической травмы является самым распространенным (более 80% всех поражений человека электрическим током). Примерно 85% случаев поражения электрическим током со смертельным исходом связаны с электрическим ударом. Большая часть этих случаев (примерно 60%) является результатом одновременного действия электрических ударов и местных электротравм (в основном ожогов), однако и в этих случаях смертельный исход является, как правило, следствием именно электрического удара.  Рисунок. Распределение случаев поражения электрическим током по видам электротравм Электрический удар это поражение организма человека, вызванное возбуждением живых тканей тела электрическим током и сопровождающееся судорожным сокращением мышц. Электрические удары возникают при протекании через тело человека относительно малых значений тока (до несколько сотен миллиампер) и напряжении, как правило, до 1000 В. Исход воздействия тока при электрических ударах может быть различным от легкого, судорожного сокращения пальцев до смертельного поражения. В зависимости 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.+ Электрический ток Опасность поражения людей электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. По сравнению с другими видами производственного травматизма электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест. На производстве из-за несоблюдения правил электробезопасности происходит 75% электропоражений. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое, световое воздействие. Термическое воздействие тока характеризуется нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов. Электролитическое воздействие заключается в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава. Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва. Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождается судорожными сокращениями мышц. Световое действие приводит к поражению слизистых оболочек глаз. Имея дело с физикой (описывающей поведение движущихся зарядов) и физиологией (описывающей реакцию живого тела на движущийся заряд), нельзя оперировать "логикой", в которой участвуют не конкретные значения физических величин, а "очень много" "очень мало" и так далее. Начнем с того, что вообще убивает в случае поражения током. Чтобы наступила смерть от электрического тока, нужно выполнение определенных условий (как минимум, одного): остановка сердца (вызванная сокращением мышцы под действием протекающего через нее тока), необратимое поражение нервной системы, глубокий ожог тканей. Для остановки сердца (если не брать случай с больными или теми, у кого установлен кардиостимулятор) нужно: чтобы ток через тело был где-то выше четверти Ампера (при приложении тока дольше секунды - выше 50-70 мА), чтобы он протекал именно через тело и затрагивал сердце, а не проходил через небольшой участок кожи. Потому, например, если взять те же пресловутые "220 из розетки" и приложить два провода к коже на руке, пока человек будет стоять на достаточно толстом изоляторе (чтобы исключить стекание тока через емкость между ногами и полом), получится ожог руки, но никто не умрёт. И, наоборот, при определенных условиях, того же человека можно убить источником тока, имеющим напряжение в скромные четыре десятка вольт, приложив напряжение между его левой рукой и ногами, обеспечив надержный контакт (большая площадь соприкосновения с проводами, мокрая кожа). Высокое напряжение, безусловно, играет существенную роль в процессе, но эта роль - не единственная. На силу воздействия также влияет частота: мышцыпо-разному реагируют на постоянный ток, переменный ток низкой частоты (десятки герц, как в питающей сети), ток более высокой частоты (единицы килогерц). Более высокочастотный переменный ток нуждается в большей длительности воздействия, так как мышцы на него реагируют медленнее. Также, высокочастотные токи из-за свойств проводимости оказываются "вытеснены" на поверхность тела. Что, при прочих равных условиях (напряжение, ток, точки приложения к телу) делают их менее опасными, так как величина тока через внутренние органы снижается на порядки. Эти же факторы в разных комбинациях влияют на поражение нервной системы и ожоги. В историях с поражением молнией всегда остается вопрос, а шел ли ток через тело, или по его поверхности, либо вообще только "по касательной" (мокрая не очень чистая одежда имеет меньшее сопротивление, да и механизм течения токов такого высокого напряжения заслуживает отдельной статьи). Говоря о "шокерах", можно также посмотреть на конкретные цифры. Скажем, Taser заявляет для некоторых своих моделей следующие электрические параметры: ток импульсный, каждый импульс общей длиной порядка 120 микросекунд, частота следования импульсов - 20 раз в секунду, частота тока внутри импульса - 10 килогерц, сила тока на первом периоде импульса - до 3 Ампер, далее - очень быстро затухает. Что мы из этого можем извлечь? А то, что импульсы слишком короткие, чтобы вызвать смертельные изменения, частота - слишком высока, чтобы создать высокую плотность тока через внутренние органы (очевидно, подобрана, чтобы поражать только двигательные мышцы на поверхности тела), импульсы следуют достаточно редко. Плюс, электроды шокера никогда не оказываются приложены к разным концам тела. Потому, если не стараться специально вмешаться в конструкцию, убить им - достаточно сложно. |