Основы электробезопасности. Ч. 1. Теоретические основы условий поражен

нению сопротивления тела, поэтому существенным вопросом становится изучение зависимости сопротивления человеческого тела от микроклимата, производственного шума, качества освещения рабочих мест, напряженности труда. Исследование [9] проводилось в условиях подземных выработок каменноугольной шахты «Вуек», находящейся близ города Катовице (Польша).

Для подземных выработок шахт характерно непостоянство рабочей среды, и человеку приходится приспосабливаться к возникающим изменениям. Самочувствие и утомляемость, а также обильное потоотделение человека зависят, главным образом, от шахтного микроклимата, т.е. от соотношения температуры, влажности и скорости движения воздуха в выработке, а также от тяжести труда. Через рецепторы органов чувств информация о факторах окружающей среды поступает в центральную нервную систему и передается через систему нервных волокон в кору головного мозга. Нервные волокна соединяют центры коры головного мозга с гипоталамусом, являющимся центром автономной нервной системы. Гипоталамус – это отдел головного мозга, в котором находятся центры, регулирующие жизненные процессы человеческого организма. Условия микроклимата, выходящие за пределы комфорта, становятся для человека обременительными и приводят в действие терморегулирующие механизмы тела. Механизм воздействия факторов окружающей среды на сопротивление тела человека показан на рис. 47.

Под воздействием повышенной или пониженной температуры окружающей среды раздражаются кожные терморецепторы, что приводит к возбуждению терморегулирующего центра в гипоталамусе. Центр терморегуляции, находящийся в гипоталамусе, регулирует протекание процессов теплообмена за счет чего и поддерживает постоянную температуру тела человека. При понижении температуры увеличивается выработка тепла, одновременно снижается тонус кровеносных сосудов (уменьшается вынос тепла кровью). Для создания температурного баланса при высокой температуре увеличивает потоотделение. В результате наполняются потовые канальцы в эпидермисе, что приводит к изменению электрического сопротивления тела человека.

111

где Z – действительное сопротивление тела человека; Zт – эмпирическое сопротивление тела человека на отрезке поражения от подушечки среднего пальца до подушечки большого пальца той же руки; ξ – коэффициент, зависящий от фактического пути тока:

ξ= 6 для пути тока рука – рука; ξ = 10 для пути тока рука – ноги;

ξ= 9 для пути тока рука – спина; K – шахтный микроклимат, °Км; U – напряжение, приложенное к телу человека, В.

Результаты исследований [9] показали, что шахтный микроклимат существенно влияет на условия поражения и электрофизиологию человеческого организма. При увеличении температуры и относительной влажности воздуха, определенных в «мокрых» катаградусах, а также при снижении скорости движения воздуха в выработках электрическое сопротивление тела человека не остается постоянным и также возрастает.

Освещение рабочего места – один из факторов окружающей среды, который воздействует как на психику человека, так и на его физиологию. В условиях высокой освещенности рабочего места, когда количество света, падающего на наблюдаемый объект, значительно превышает количество света в окружающей среде, возникает высокая утомляемость органов зрения. Низкая освещенность, в свою очередь, приводит к психологической усталости человека. Воспринимаемые органами зрения раздражители, связанные с освещением рабочего места, возбуждают рецепторы, находящиеся в сетчатке глаза. Оптический нерв передает импульсы от глазного яблока к зрительным центрам коры головного мозга, которые связаны с гипоталамусом. Воспринимаемые зрительные впечатления, связанные с несоответствующим освещением рабочего места, через гипоталамус влияют на функции потовых желез кожи, что приводит к потоотделению и изменению сопротивления тела человека.

113

На рис. 51 показана зависимость сопротивления тела человека от частоты акустического сигнала [9]. Исследования проводились на группе лиц, работавших в подземных выработках, у которых при предварительной проверке не было установлено снижения слуха. Исследования проведены в постоянном микроклимате, который составлял 15 °Км. Сопротивление организма человека измерялось во время воздействия на органы слуха человека акустических сигналов с частотой звука 250; 500; 1000; 2000; 3000; 4000; 6000; 8000; 10 000; 12 000 Гц и уровнем силы звука от 50 до 100 дБ.

Рис. 51. Изменение сопротивления тела человека при воздействии акустического раздражителя

Результаты исследования влияния производственного шума с уровнем силы звука 85 дБ на сопротивление тела человека в условиях подземных горных выработок приведены на рис. 52 [9].

Исследования [9] проводились в группе подземных электрослесарей, которые выполняли монтажные работы по соединению электроэнергетических кабелей. Сопротивление тела измерялось каждые 30 мин в течение 2 ч.

117

Рис. 52. Изменение сопротивления тела человека при воздействии на него шума силой звука 85 дБ в условиях подземных горных выработок

На основании полученных результатов была установлена относительная зависимость Z/Z' действительного сопротивления Z тела человека во время работы по отношению к начальному сопротивлению Z' перед началом работы.

Зависимость сопротивления тела человека от уровня силы звука и частоты акустического раздражителя на рабочем месте по результатам исследования согласно [9] может быть представлена в виде формулы

где L – уровень силы звука, дБ; f – частота акустического раздражителя, Гц; e – число Эйлера, e = 2,718.

Результаты исследования показали, что сопротивление тела человека изменяется под воздействием внешних акустических раздражителей и зависит не только от длительности воздействия, но и от частоты и силы акустического сигнала.

118

Таким образом, результатом воздействия дискомфортных факторов окружающей среды является изменение электрического сопротивления тела человека как следствие действия адаптационных механизмов организма.

3.6. Влияние пути тока на исход поражения

Практикой и опытами [2] установлено, что путь прохождения тока через тело человека (петля тока) играет существенную роль в исходе поражения. Так, если на пути тока оказываются жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг, то опасность поражения весьма велика, поскольку ток воздействует непосредственно на эти органы.

Возможных путей тока в теле человека великое множество, но характерными, наиболее часто встречающимися являются не более 15 петель (рис. 53). Шесть самых распространенных приведеныв табл. 5.

Рис. 53. Характерные пути тока в теле человека («петли тока»):

1 – рука – рука; 2 – правая рука – ноги; 3 – левая рука – ноги; 4 – правая рука – правая нога; 5 – правая рука – левая нога; 6 – левая рука – левая нога; 7 – левая рука – правая нога; 8 – обе руки – обе ноги; 9 – нога – нога; 10 – голова – руки; 11 – голова – ноги; 12 – голова – правая нога; 13 – голова – левая рука; 14 – голова – правая нога; 15 – голова – левая нога

119

Примечания: 1. Во втором столбце за 100 % приняты все несчастные случаи поражения током, повлекшие за собой утрату трудоспособности более чем на три рабочих дня.

2. Предполагается, что при воздействии «шагового напряжения» (путь тока нога – нога) пострадавшие теряли сознание (15 %) после падения на землю, т.е. когда возникал новый путь тока.

Опасность различных петель тока можно оценить, пользуясь данными таблицы, по относительному количеству случаев потери сознания во время воздействия тока (третий столбец). Опасность петли можно оценить также по значению тока, проходящего через сердце человека: чем больше ток, тем опаснее петля. Предполагается, что при наиболее распространенных путях в теле человека через сердце протекает 0,4–7 % общего тока (четвертый столбец).

Однако следует отметить, что известны случаи тяжелых поражений при включении человека в электрическую цепь, например по схеме палец – палец на одной руке. С точки зрения исследования [10] это объясняется тем, что сердце человека получает стимулирующие импульсы непосредственно через дыхательный центр нервной системы, а последний, как и вся система дыхания в целом, может работать лишь при наличии кровоснабжения на всем тракте перемещения кислорода. У человека, оказавшегося в электрической сети, происходит локальное или общее поглощение электрической энергии. Выход из строя хотя бы одного элемента общего

120