Действие тока на организм человека
Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое и механическое воздействия, являющиеся физикохимическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи; одновременно электрический ток производит и биологическое действие, которое является специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани:
- Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.• Электролитическое действие тока проявляется в разложении органических жидкостей, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями их физикохимического состава.
- Механическое (динамическое) действие тока выражается в разрыве, расслоении и других повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и др.
- Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и связанных с его жизненными функциями.
Электрический ток, проходя через организм, раздражает живые ткани, вызывая в них ответную реакцию — возбуждение, являющееся одним из основных физиологических процессов и характеризующееся тем, что живые образования переходят из состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической для них деятельности.
Так, если электрический ток проходит непосредственно через мышечную ткань, то возбуждение, обусловленное раздражающим действием тока, проявляется в виде непроизвольного сокращения мышц. Это так называемое прямое, или непосредственное, раздражающее действие тока на ткани, по которым он проходит.
Однако действие тока может быть не только прямым, но и рефлекторным, то есть осуществляться через центральную нервную систему. Иначе говоря, ток может вызывать возбуждение тех тканей, которые не находятся у него на пути. Дело в том, что электрический ток, проходя через тело человека, вызывает раздражение рецепторов — особых клеток, имеющихся в большом количестве во всех тканях организма и обладающих высокой чувствительностью к воздействию факторов внешней и внутренней среды.
Центральная нервная система перерабатывает нервный импульс и передает его подобно исполнительной команде к рабочим органам: мышцам, железам, сосудам, которые могут находиться вне зоны прохождения тока.
Экспериментальные исследования показали, что человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока промышленной частоты силой 0,6—1,6 мА и постоянного тока, 5—7 мА. Эти токи не представляют серьезной опасности для деятельности организма человека и, так как при такой силе тока возможно самостоятельное освобождение человека от контакта с токоведущими частями, то допустимо его длительное протекание через тело человека.
В тех случаях, когда раздражающее действие тока становится настолько сильным, что человек не в состоянии освободиться от контакта, возникает опасность длительного протекания тока через тело человека. Длительное воздействие таких токов может привести к затруднению и нарушению дыхания. Для переменного тока промышленной частоты сила неотпускающего тока находится в пределах 6—20 мА и более. Постоянный ток не вызывает неотпускающего эффекта, а приводит к сильным болевым ощущениям, сила такого тока 15—80 мА и более.
При протекании тока в несколько сотых долей ампера возникает опасность нарушения работы сердца. Может возникнуть фибрилляция сердца, то есть беспорядочные, некоординированные сокращения волокон сердечной мышцы, при этом сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам, происходит остановка кровообращения. Фибрилляция длится, как правило, несколько минут, после чего следует полная остановка сердца. Процесс фибрилляции сердца необратим, и сила тока, вызывающая его, является смертельной. Как показывают экспериментальные исследования, пороговые фибрилляционные токи зависят от массы организма, длительности протекания тока и его пути.
Электробезопасность
Рассмотренные реакции организма на действие электрического тока позволили установить три критерия электробезопасности и соответствующие им уровни безопасных токов:
1. Неощутимый ток, который не вызывает нарушений деятельности организма и допускается для длительного (не более 10 минут в сутки) протекания через тело человека при обслуживании электрооборудования. Для переменного тока частотой 50 Гц он составляет 0,3 мА, для постоянного 1 мА.
2. Отпускающий ток. Действие такого тока на человека допустимо, если длительность его протекания не превышает 30 с. Сила отпускающего тока: для переменного тока 6 мА, для постоянного 15 мА.
3. Фибрилляционный ток, не превосходящий пороговый рилляционный ток и действующий кратковременно.
По статистике электротравматизма в исходе поражения током большое значение имеет его путь. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, легкие, головной и спинной мозг.
В практике обслуживания электроустановок ток, протекающий через тело человека, попавшего под напряжение, идет чаще всего по пути «рука — рука» или «рука — нога». Возможных путей тока в теле человека (петли тока) достаточно много, причем наибольшую опасность представляют петли, проходящие через область сердца. При протекании тока по пути «нога — нога» через сердце проходит 0,4 % общего тока, а по пути «рука — рука» 3,3 %. Сила неотпускающего тока по пути «рука — рука» приблизительно в два раза меньше, чем по пути «рука — нога».
Исследования по определению влияния рода тока на опасность поражения человека показали, что переменный ток частотой 50 Гц является самым неблагоприятным. При увеличении частоты (выше 50 Гц) сила ощутимого и неотпускающего токов возрастает. Также растет сила этих токов при убывании частоты.
Условия электробезопасности зависят и от параметров окружающей среды (влажность, температура, наличие токопроводящей пыли, материал пола и др.). Тяжесть поражения током зависит от плотности и площади контакта человека с частями, находящимися под напряжением. Наличие заземленных металлических конструкций и полов приводит к тому, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикосновение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухполюсному включению его в электрическую цепь. Токоведущая пыль и влага создают дополнительные условия для электрического Контакта как с токоведущими частями, так и с землей.
Прикосновение человека к токоведущим частям вызывает протекание через него тока, сила которого и соответственно исход поражения зависят от напряжения и электрического сопротивления тела человека. Основным фактором, определяющим сопротивление тела человека, является кожа, ее роговой наружный слой, в котором нет кровеносных сосудов и который обладает очень большим удельным сопротивлением (около 106 Ом • см). Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под этим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора емкостью.
На участке между двумя электродами общее электрическое сопротивление тела человека состоит из сопротивления двух наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела. Опыты показали, что внутреннее сопротивление тела человека можно рассматривать как чисто активное. Таким образом, для пути тока «рука — рука» общее электрическое сопротивление тела может быть представлено схемой замещения. Это сопротивление включает в себя последовательное соединение двух наружных сопротивлений кожи рук и внутреннего сопротивления тела. С увеличением частоты тока/изза уменьшения реактивного сопротивления наружного слоя кожи Хс (где сокруговая частота) сопротивление человека уменьшается и при больших частотах (более 10 кГц) практически становится равным внутреннему сопротивлению.
На практике основное электропитание осуществляется от трехфазной сети частотой 50 Гц напряжением 380/220 В. В числителе указывается линейное напряжение, в знаменателе фазное. Для питания некоторых устройств используют однофазные сети как переменного, так и постоянного тока с напряжением от 5 до 380 В.
Для всех сетей наибольшую опасность представляет двухполюсное прикосновение человека к токопроводящим частям.
В реальных условиях возможно включение последовательно с сопротивлением тела человека сопротивлений его обуви и пола помещения, которые в зависимости от вида могут иметь разные значения. Однако если аппаратура своей металлической конструкцией связана электрически с землей, то при прикосновении человека к фазному проводу единственным элементом, ограничивающим силу тока через тело, будет его электрическое сопротивление.
Применение той или иной схемы энергоснабжения (однофазной или трехфазной, изолированной или глухозаземленной) существенно изменяет условия электробезопасности при однополюсном прикосновении человека к точастям. При двухполюсном прикосновении схема электроснабжения влияния на электробезопасность человека це оказывает. В последнем случае при прикосновении человека к Токоведущим частям в установках напряжением 127, 220 или 380 g электрическое сопротивление тела человека практически падаем до 1000 Ом и вполне вероятно протекание через него фибрилляццч онного тока. Увеличение частоты тока электроустановки в этом случае может сыграть решающую роль в снижении вероятности поражения током, так как пороговое значение фибрилляционного тока с увеличением частоты возрастает.
Аналогичная ситуация возникает и при однополюсном прикосновении человека к токоведущим частям установки с глухозаземленной нейтралью. Здесь человек оказывается под фазным напряжением, и увеличение частоты тока электроустановки также может повысить безопасность человека.
Иначе обстоит дело в сети с изолированной нейтралью. Сила тока, протекающего через тело человека, зависит от сопротивления изоляции и емкости сети, причем с повышением частоты тока электроустановки емкостная проводимость возрастает, следовательно, возрастает и сила тока, протекающего через тело человека. Таким образом, в установках с изолированной нейтрально повышение частоты тока повышает опасность поражения электрическим током.
Применение заземления
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.
Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.
Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.
Глухозаземлённая нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземляющему устройству непосредственно. Глухозаземлённым может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трёхпроводных сетях переменного тока.
Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, не присоединённая к заземляющему устройству или присоединённая к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Обозначения
Заземление
Заземление
микроэлектронных (сигнальных) схем
Заземление
на «корпус»
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение PE (Protective Earthing) и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) жёлтого и зелёного цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещённые нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зелёные полосы на концах. [1]
Обозначения системы заземления
Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:
T — заземлённая нейтраль;
I — изолированная нейтраль.
Вторая буква определяет состояние открытых проводящих частей относительно земли:
T — открытые проводящие части заземлены, независимо от характера связи источника питания с землёй;
N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания.
Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют характер этой связи — функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками (split);
C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN (common).
Зануление электроустановок
В качестве защиты в сетях с заземленной нейтралью (ЗН) применяется зануление. Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей и корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания фазы на корпус, с многократно заземленным нулевым защитным проводником. Нулевой защитный проводник соединен с заземленной нейтральной точкой обмоток источника тока.
Принцип действия зануления превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (КЗ), то есть между фазным проводом и нулевым защитным проводником, с целью получить большой ток, способный вызвать срабатывание токовой защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов и перегрузок. Область применения зануления трехфазные четырехпроводные сети по 1000 В с ЗН.
Чтобы снизить напряжение корпуса относительно земли на период от момента замыкания на корпус до момента отключения поврежденной установки, а также на случай обрыва нулевого защитного проводника, необходимо повторное заземление нулевого провода, которое работает по типу классического защитного заземления.
Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.
|
Принцип действия зануления
Принцип работы зануления: если напряжение (фаза) попадает на соединённый с нулем металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.
Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля.
Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, в свою очередь, накладывает на все соединения и монтаж сети жесткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным.
Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, благодаря тому, что нейтраль заземлена, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.
Различают зануление систем TN-C, TN-C-S и TN-S.
Классификация помещений
ПУЭ устанавливают следующую классификацию помещений в отношении опасности поражения людей электрическим током:
помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий — сырости или проводящей пыли, токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных» кирпичных и т. п.), высокой температуры, возможности прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой;
особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий — особой сырости, химически активной среды, одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности;
помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, перечисленные в предыдущих пунктах.
6.Средства защиты от поражения электрическим током до 1000 В.
7. Средства защиты от поражения электрическим током свыше 1000 В
Электрозащитные средства - это средства защиты людей от поражения электрическим током. Средства защиты от тока делятся на две группы основные и дополнительные средства. Основные средства защиты от тока это такие средства, которыми прикасаются непосредственно к токоведущим частям в электроустановках. Дополнительные средства защиты это все остальные те средства, которыми не прикасаются непосредственно к токоведущим частям.
К основным средствам защиты, используемым в электроустановках до 1000 Вольт, относят инструмент с изолированными ручками пассатижи, отвертка, бокорезы, нож и другие, а также перчатки диэлектрические.
Дополнительные средства защиты, используемы в электроустановках до 1000 Вольт, на практике применяют довольно редко. Можно использовать коврики, боты, подставки, лестницы диэлектрические и другие.
К основным средствам защиты, используемым в электроустановках свыше 1000 Вольт, относят различные штанги, для каждой операции в электроустановках свыше 1000 Вольт есть свои штанги. Это токоизмерительная штанга, штанга для установки переносного заземления, штанга указатель напряжения, штанга включения-включения разъединителя, штага для замены предохранителей и другие.
К дополнительным средствам защиты, используемым в электроустановках свыше 1000 Вольт, ни в коем случае нельзя относится пренебрежительно, как в случае с электроустановками до 1000 Вольт. Дополнительные средства защиты от поражения электрическим током в установках свыше 1000 Вольт применять обязательно без исключения!!! Дополнительные средства защиты это БОТЫ, Коврики, подставки и другие. Что характерно Диэлектрические перчатки в электроустановках свыше 1000 Вольт используются как дополнительные средства защиты (ими нельзя прикасаться к токоведущим частям, хотя их испытывают напряжением (9+0,4)кВ), а в электроустановках до 1000 Вольт они используются как основные средства защиты ими можно прикасаться к токоведущим частям.
Так же для защиты людей при проведении работ необходимо использовать знаки и плакаты тем самым информировать людей об опасности. Знаки бывают предупреждающие, предписывающие, запрещающие, указывающие.
Оказание первой доврачебной помощи при поражении электрическим током
Успех при оказании первой помощи пострадавшему зависит от того, насколько быстро он будет освобожден от цепи электрического тока, а также от умения и находчивости оказывающего помощь.
При поражении электрическим током смерть часто бывает кажущейся. Только врач может установить факт смерти и решить, нужно ли дальнейшие усилия по оказанию помощи пострадавшему.
Если пострадавший соприкасается с токоведущими частями, надо немедленно освободить его от действия тока, но следует помнить, что это может быть опасно и для жизни спасающего, если его действия не будут соответствовать инструкции. По возможности надо быстрее отключить ту часть установки, которой касается пострадавший. При этом должна быть исключена возможность падения пострадавшего (если он находится на крыше, лестнице, подмостках); необходимо обеспечить наличие какого-либо резервного источника освещения при отключении установки.
Если установку невозможно отключить достаточно быстро, надо непременно принять меры к отделению пострадавшего от токоведуших частей, к которым он прикасается. При выполнении этих спасательных работ необходимо помнить следующее.
При низком напряжении следует пользоваться сухой одеждой или сухим непроводником. Оторвать пострадавшего можно, взявшись за его одежду, если она сухая и отстает от тела (нельзя при этом прикасаться к каким-либо металлическим частям).
В случае необходимости надо перерубить или перерезать провода низкого напряжения топором или инструментом с изолирующими ручками. Эту операцию нужно выполнять осторожно (не касаться проводов, рубить каждый провод в отдельности, надев диэлектрические перчатки и галоши).
При высоком напряжении для отделения пострадавшего от земли или от токоведущих частей необходимо надеть боты, перчатки и действовать штангами или клещами. Если на линиях электропередачи это невозможно сделать немедленно, можно прибегнуть к замыканию всех проводов линии и к их надежному заземлению. При этом следует помнить обо всех изложенных выше правилах, обеспечивающих безопасность спасаемого и спасателей. Особенно тщательно надо производить заземление с учетом наличия остаточного емкостного заряда.
Если пострадавший в сознании, но до этого был в обморочном состоянии или длительное время находился под током, то ему надо обеспечить полный покой до прибытия врача или срочно доставить в больницу. При тяжелом состоянии пострадавшего необходимо вызвать врача на место происшествия.
Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, его нужно удобно уложить, расстегнуть одежду, создать приток свежего воздуха, давать нюхать нашатырный спирт, растирать и согревать тело. Если пострадавший редко и судорожно дышит, следует немедленно приступить к искусственному дыханию и производить его непрерывно до прибытия врача.
При отсутствии признаков жизни (нет дыхания, пульса, сердцебиения) нельзя считать пострадавшего мертвым. Необходимо до прибытия врача непрерывно делать искусственное дыхание. Наблюдались случаи, когда мнимо умершие были возвращены к жизни через несколько часов.
Основные правила, обязательные при производстве искусственного дыхания
Приемы искусственного дыхания производятся только в том случае, когда пострадавший совсем не дышит или дышит с трудом (редко, судорожно, как бы со всхлипыванием). Производить искусственное дыхание пострадавшему надо немедленно после освобождения его от тока.
При проведении искусственного дыхания необходимо следить за лицом пострадавшего. Если он пошевелит губами или сделает глотательное движение, нужно проверить, не сделает ли он самостоятельного вдоха. Если он начнет дышать самостоятельно и равномерно, проведение искусственного дыхания необходимо прекратить. Если же после нескольких мгновений ожидания окажется, что пострадавший не дышит, надо снова делать ему искусственное дыхание. Прежде чем приступить к искусственному дыханию, необходимо освободить пострадавшего от стесняющей его одежды. Если рот крепко (судорожно) стиснут, надо раскрыть его и выдвинуть нижнюю челюсть.
На рис. 82 показано, как это сделать: чтобы поднять и выдвинуть челюсть, ставят четыре пальца обеих рук позади углов нижней челюсти, большими пальцами упираются в ее край и выдвигают челюсть вперед так, чтобы нижние зубы стояли впереди верхних. Если таким путем раскрыть рот не удается, следует вставить менаду коренными зубами ручку ложки или другой подобный предмет и осторожно разжать зубы.