8

Электрический ток, его воздействие на человека и нормирование

Современное строительство промышленных и гражданских зданий и сооружений органично связано с широким применением электрической энергии.

Подавляющее число строительных машин и механизмов приводится в действие электрической энергией. На строительных объектах, в промышленности строительных материалов широко используется ручной электрический инструмент.

Электричество как источник тепла применяется для прогрева замороженного грунта, бетона, штукатурки, а также для электросварки.

Электричество применяется для освещения рабочих мест в темное время суток, особенно при производстве строительных работ во 2 и 3 смены.

При эксплуатации электроустановок и другого оборудования или при проведении наладочно-профилактических и ремонтных работ человек может прикоснуться к частям электроустановок, находящимся или оказавшимся под напряжением.

Основными причинами электротравматизма являются:

1. Появление напряжения на частях установок и машин, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации (корпуса, пульты и т.п.). Чаще всего это происходит вследствие повреждения изоляции в электродвигателях, кабелях и проводах.

2. Образование электрической дуги между токоведущей частью установки и человеком в электрических установках напряжением свыше 1000 В.

3. Появление шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания токоведущих проводов на землю.

4. Прочие причины: несогласованные действия персонала, отсутствие надзора за электроустановками и т.д.

Все электротравмы (100%) условно подразделяют на местные (20%), общие – так называемые электроудары (25%) и смешанные, т.е. одновременно местные электротравмы и электроудары (55%).

Наиболее опасным видом поражения человека (до 87% смертельных электротравм) является электроудар, сопровождающийся судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на его органы и системы следующие виды воздействия:

1 – термическое;

2 – электролитическое;

3 – биологическое.

Термическое воздействие проявляется в ожогах отдельных участков тела и нагреве до высоких температур сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов.

Электролитическое воздействие тока проявляется в разложении органических жидкостей, в том числе и крови.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма и в нарушении внутренних биологических процессов.

Факторы, влияющие на исход поражения человека электротоком

На исход поражения человека электрическим током влияют следующие факторы:

1 – электрическое сопротивление тела человека R_ч;

2 – сила тока I_ч и длительность его воздействия;

3 – род и частота f тока;

4 – путь прохождения тока в теле человека;

5 – индивидуальные свойства человека.

Электрическое сопротивление тела человека является переменной величиной, зависящей:

а) от состояния кожных покровов;

б) от параметров электрической цепи;

в) от физиологических факторов;

г) от состояния окружающей среды.

☼ Главным фактором, определяющим величину сопротивления тела человека, является очень большое удельное сопротивление кожи: ρ = 3000...20000 Ом·м.

В целом при сухой, чистой, неповрежденной коже сопротивление тела человека (при напряжении до 15...20 В) составляет 3...10 кОм, а иногда и более.

☼ Влияние параметров электрической цепи выражается в том, что сопротивление тела уменьшается с увеличением тока и длительности его протекания, а также с повышением приложенного к человеку напряжения. Кроме того, сопротивление человека больше при постоянном токе, чем при переменном.

☼ Физиологические факторы (возраст, раздражители – уколы, удары, звуковые, световые и т.п. раздражители) уменьшают сопротивление тела человека.

☼ Параметры окружающей среды - повышенная влажность и температура – также уменьшают сопротивление R_ч.

На основании перечисленных особенностей при расчетах принимают R_ч = 1000 Ом.

3

Сила тока, проходящего через тело человека, является основным поражающим фактором. Чем больше сила тока, тем опаснее его воздействие.

Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,5...1,5 мА, постоянного тока – 5...7 мА. При этом появляются:

• при переменном токе – слабый зуд и легкие покалывания;

• при постоянном токе – ощущение нагрева кожи в месте касания электрода.

Наименьшее значение ощутимого тока называется пороговым ощутимым током.

При переменном токе в 10...15 мА (частотой 50 Гц) и постоянном токе в 50...80 мА появляются непреодолимые судорожные сокращения мышц, и если это, например, мышцы руки, человек не может ее разжать для освобождения от токоведущей части. Наименьшее значение такого тока называется пороговым неотпускающим током. Он считается безопасным только при кратковременном прохождении через человека.

Ток в 100 мА...5 А при частоте 50 Гц и в 300 мА...5 А при нулевой частоте, проходя через тело человека, распространяет свое раздражающее действие на мышцу сердца. В результате через 1-2 сек. У человека может наступить фибрилляция (произвольное сокращение) или остановка сердца, а в последующем и прекращение дыхания. Наименьшее значение такого тока называют пороговым фибрилляционным током.

При токе более 5 А обоих родов происходит немедленный паралич дыхания и остановка сердца (без проявления фибрилляции).

Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого поражения организма. Это объясняется тем, что с увеличением времени воздействия тока снижается сопротивление тела человека, а также накапливаются негативные последствия воздействия тока на организм.

Род и частота тока существенно влияют на исход поражения человека. Постоянный ток примерно в 4...5 раз безопаснее переменного с частотой 50 Гц. Однако это положение справедливо для напряжения прикосновения до 500 В; при более высоких напряжениях прикосновения постоянный ток становится опаснее переменного с частотой 50 Гц.

Наиболее опасной частотой переменного тока является частота в 50...60 Гц. При снижении частоты до 0 или повышении ее до 450...500 Гц снижается опасность поражения в виде электроударов, однако сохраняется опасность ожогов. При частоте 450...500 Гц опасность электроударов снижается до 0.

Наиболее опасным путем прохождения тока через тело человека считается путь, проходящий через жизненно важные органы – сердце, головной мозг и легкие. Наиболее опасными являются петли «голова - руки» и «голова - ноги». Следующей по опасности является петля «левая рука - ноги». Наименее опасной является петля «нога – нога», возникающая при воздействии на человека шагового напряжения.

Индивидуальные свойства человека также влияют на исход поражения электрическим током. Так, вполне здоровые и физически крепкие люди легче переносят электроудары, чем слабые и больные. Повышенной восприимчивостью к электротоку обладают люди, страдающие болезнями кожи, легких, сердечно-сосудистой системы, а также находящиеся в состоянии утомления.

ГОСТ 12.1.038-82^* (Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов) устанавливает предельно допустимые значения напряжения прикосновения U_пр и тока I_ч, проходящего через человека по пути «рука – рука» и «рука – нога» при нормальном и аварийном режимах производственных и бытовых установок.

При нормальном режиме работы любых электроустановок эти значения следующие:

• для тока частотой 50 Гц: U_пр ≤ 2 В и I_ч ≤ 0,3 мА;

• для постоянного тока: U_пр ≤ 8 В и I_ч ≤ 1,0 мА.

Данные предельные значения установлены, исходя из реакции ощущения при продолжительности воздействия не более 10 мин. в сутки.

Если наблюдается высокая температура (выше 25 ⁰С) или влажность воздуха (выше 75%), указанные значения U_пр и I_ч должны быть уменьшены в 3 раза.

Для аварийного режима U_пр и I_ч устанавливаются в зависимости от времени воздействия тока.