2. Электрический ток
Широкое использование электроэнергии во всех отраслях экономики, а также в быту сопровождается значительным увеличением количества людей, связанных с эксплуатацией электрооборудования. Сегодня на любом крупном промышленном предприятии только электрических машин имеется порядка 106 единиц, низковольтной аппаратуры – 106 единиц, а всего электротехнических изделий, узлов, блоков и деталей изделий – 1010 единиц, что существенно повышает потенциальную опасность электротравматизма. И хотя на производстве количество травм, вызванных воздействием электрического тока, относительно невелико, наибольшее количество несчастных случаев со смертельным исходом (до 40%) происходит в результате электропоражений.
Электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов в определенном направлении. Движущиеся электрические заряды и возникающие при этом переменные электрические и магнитные поля создают электромагнитное поле (ЭМП), которое может отрываться от зарядов и существовать в пространстве в форме электромагнитной волны. ЭМП характеризуется напряженностью электрического поля Е (В/м), магнитного поля Н (А/м) и плотностью потока энергии Р (Вт/м2).
ЭМП обладает волновыми и квантовыми свойствами, оказывающими различное воздействие на человека и окружающую среду. Чем больше частота ЭМП, тем существеннее проявляются его квантовые свойства, а чем она меньше, тем существеннее проявляются волновые свойства.
При эксплуатации и ремонте электрических приборов человек может оказаться под воздействием электрического поля или вступить в непосредственный контакт с находящимися под напряжением проводниками (проводами) электротока.
Это приводит в большинстве случаев к серьезным нарушениям наиболее важных жизненных систем и органов. Действие, оказываемое током на человека, бывает термическое – ожог отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов, нервов и других тканей, вызывающий в них существенные расстройства.
Источником термического воздействия могут быть токи высокой и сверхвысокой частоты, нагретые током металлические предметы и резисторы, электрическая дуга, оголенные токонесущие части.
Химическое воздействие заключается в том, что в организме элементарные частицы (атомы, молекулы), находящиеся в непрерывном хаотическом тепловом движении, обеспечивающем жизнедеятельность организма, при контакте с токонесущими элементами приобретают перенаправленное, строго ориентированное перемещение ионов и молекул, нарушающее нормальное функционирование систем и органов организма, вплоть до электролиза. Происходит изменение состава (разложение) и свойств крови и других органических жидкостей в организме.
Биологическое – возбуждение или угнетение центральной нервной системы, подавляющее внутренние биотоки и вызывающее нарушение жизненно важных биологических процессов.
Биологическое действие тока заключается в том, что при прохождении его через организм человека нарушается нормальная передача биотоков, идущих от коры головного мозга к мышцам и внутренним органам, в результате чего может наступить паралич дыхания или сердца, называемый электроударом. В результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги возникает электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз. Кроме того, ток создает магнитное силовое поле.
Количественно действие тока характеризуется напряжением в вольтах (В), силой тока в амперах (А) или миллиамперах (мА), плотностью силы тока в миллиамперах на мм2 поперечного сечения проводника и частотой в Гц. Обеспечение безопасности электроустановок как производственного, так и бытового назначения определяется максимально допустимыми значениями силы тока и напряжения в электрической цепи, замыкание в которой может произойти через тело человека.
При напряжении до 200 В более опасным является переменный ток, а при большем – постоянный. Переменный ток начинает ощущаться уже при 0,8 мА, тогда как постоянный до 6 мА почти неощутим.
Тяжесть поражения зависит от продолжительности воздействия тока. При длительном воздействии снижается сопротивление кожи (из-за потоотделения) в местах контакта, повышается вероятность прохождения тока в особенно опасный период сердечного цикла. Так, при времени контакта 0,1с допустимо воздействие напряжения 500 В, а при 1с – 50 В. Чем дольше протекает ток по телу, тем больше уменьшается сопротивление тела, а величина проходящего тока соответственно увеличивается, и если его воздействие не будет быстро прервано, может наступить смерть. Так и случилось, когда один дачник залез на столб, чтобы сменить лампочку и при этом вместо пояса электромонтера воспользовался металлическим поясом монтажника. При замыкании пояс приварило к металлическому столбу, и горе-монтер не смог от него освободиться. Наступила смерть от поражения током напряжением 220 В. Кроме того, на тяжесть поражения влияет частота тока и пути его прохождения через тело человека. Наибольшую опасность представляет ток промышленной частоты (50 Гц).
Многие считают, что для жизни опасно соприкосновение только с проводником, несущим ток высокого напряжения. Однако в некоторых случаях (в воде или мокрой земле) человек может получить травму при контакте с проводом под напряжением менее 50 В. Поражение происходит при прохождении тока через тело человека силою в 6 мА и более. Так, воздействие тока до 0,5 мА уже ощутимо для человека, хотя не опасно. При воздействии тока в 3~5 мА ощущается боль. При силе тока в 5-30 мА человек не может самостоятельно без посторонней помощи освободиться от то воздействия (неотпускающий ток). Длительное (более 1 мин) воздействие тока в 30 мА (ток фибрилляции), вызывает фибрилляцию, т. е. изменения в деятельности фибрилл – внутриклеточных структур, проводящих импульсы по нервной системе (например, фибриллы – волокна сократительных веществ). Фибрилляция проявляется в виде хаотического разновременного сокращения волокон сердечной мышцы, в результате чего в организме прекращается процесс кровообращения.
При воздействии тока от 30 до 100 мА фибрилляция наступает уже через 1-3 с. Ток в 50-200 мА вызывает паралич дыхания. Таким образом, ток силой в 50 мА может оказаться смертельным для человека (табл. 1).
Таблица 1