Factori care determină pericolul de electrocutare. Impact asupra organismului. Factori care determină riscul de electrocutare. Subiect: care sunt factorii și gradele de șoc electric
siguranta electrica
Curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate. Principalele cauze ale șocului electric: 1) încălcarea izolației sau pierderea proprietăților sale de izolare, 2) contact direct sau apropiere periculoasă a pieselor sub tensiune care sunt sub tensiune, 3) inconsecvența acțiunilor.
Curentul electric are următoarele efecte asupra oamenilor:
1. termic (încălzire și arsuri ale țesuturilor),
2. electrolitic (descompunerea sângelui și a componentelor lichide),
3. biologic (excitarea țesuturilor vii ale corpului, provocând contracții convulsive și perturbarea proceselor biologice).
Tipuri de daune electrice
Toate leziunile electrice sunt împărțite în două grupe:
1. leziuni electrice locale - leziuni tisulare locale clar exprimate;
vin sub următoarele forme:
· arsuri electrice,
· semne electrice,
· metalizarea pielii,
· deteriorări mecanice,
Electrooftalmie (leziuni oculare de la un arc electric).
2. leziuni electrice generale - excitarea tesuturilor vii ale corpului, insotita de contractii musculare convulsive.
contracție convulsivă fără pierderea conștienței (grad I de pericol),
· cu pierderea conștienței, dar cu menținerea respirației și a circulației sanguine (gradul II de pericol),
pierderea conștienței, tulburarea activității cardiace, respirația sau ambele (gradul III),
· moarte clinică, durează 4-5 minute (gradul IV).
Factori care influențează riscul de șoc electric pentru oameni
Principalii factori care influențează rezultatul vătămărilor electrice sunt următorii:
· puterea curentului, I;
· tensiune, U;
· rezistenta corpului uman, R h;
· durata expunerii;
· calea, tipul și frecvența curentului;
caracteristicile individuale ale unei persoane;
· conditii de mediu.
Unul dintre factorii principali este puterea curentului. Pentru a caracteriza impactul, au fost stabilite 3 valori-prag:
1. Prag perceptibil - valoarea minimă a curentului care provoacă durere.
2. Prag de neeliberare - valoarea curentă minimă la care o persoană nu se poate elibera de partea purtătoare de curent.
3. Fibrilație prag - valoarea curentă minimă la care ritmul cardiac este perturbat.
Rezistența corpului uman constă în rezistența pielii și a organelor interne. Pielea intacta, uscata si curata are o rezistenta de la 2 kOhm la 2 MOhm. Pentru calcule, se presupune că rezistența umană este de 1000 ohmi. Fibrele nervoase asigură 25% din rezistența organelor interne. Curent de semnalizare=1,2*(30+3,7G p) mA, unde G p este masa corpului uman.
Durata expunerii afectează rezultatul leziunii, deoarece În timp, datorită hidratării pielii, rezistența corpului uman scade, iar curentul care trece prin corpul uman crește.
Tip de curent: curentul alternativ cu o frecvență de 50-60 Hz este mai periculos decât curentul continuu, totuși, la tensiuni peste 300 V, pericolul curentului continuu crește, deoarece Un curent continuu mare atunci când circuitul se întrerupe dă șocuri foarte puternice.
Calea curentă:
Orez. 1. Căi caracteristice de curent în corpul uman (bucle de curent)
1 – mână – mână; 2 – mana dreapta – picioare; 3 – mâna stângă – picioare; 4 – mana dreapta – piciorul drept; 5 – mâna dreaptă – piciorul stâng; 6 – mâna stângă – picior stâng; 7 – mâna stângă – picior drept; 8 – ambele mâini – ambele picioare; 9 – picior – picior; 10 – cap – mâini; 11 – cap – picioare; 12 – cap – mâna dreaptă; 13 – cap – mâna stângă; 14– cap – picior drept; 15 – cap – picior stâng
Cele mai periculoase căi de curent sunt cele care trec prin cap și inimă.
Natura și consecințele expunerii la curent electric asupra unei persoane sunt determinate de rezistența electrică a corpului uman, tensiunea curentă și durata expunerii la curent electric, depind de trecerea curentului prin corpul uman, tipul și frecvența curent electric, precum și asupra condițiilor de mediu.
Rezistența electrică a corpului uman. Corpul uman este un conductor de curent electric, deși este neuniform ca rezistență electrică. Pielea are cea mai mare rezistență la curentul electric, astfel încât rezistența totală a corpului uman este determinată în principal de cantitatea de rezistență a pielii. Pielea este formată din două straturi principale: exteriorul - epiderma - și interiorul - dermul.
Stratul exterior - la rândul său, are mai multe straturi, dintre care cel mai gros strat superior se numește stratul cornos.
Stratul cornos în stare uscată, necontaminată poate fi considerat un dielectric. Rezistența sa volumetrică specifică ajunge la 105-106 Ohm m, de mii de ori mai mare decât rezistența altor straturi ale pielii (dermului) și țesuturilor interne ale corpului.
Rezistența corpului uman cu pielea uscată, curată și intactă (măsurată la o tensiune de 15 - 20 V) variază de la 3 la 100 kOhm sau mai mult, iar rezistența straturilor interne ale corpului este de doar 300 - 500 Ohm.
Pentru calcule, valoarea rezistenței corpului uman este luată egală cu 1000 ohmi.
În realitate, rezistența corpului uman nu este constantă. Depinde de starea pielii, de mediu, de parametrii circuitului electric etc.
Deteriorarea stratului cornos (tăieri, zgârieturi, abraziuni) reduce rezistența corpului la 500 - 700 Ohmi, ceea ce crește riscul de electrocutare a unei persoane.
Hidratarea pielii cu apă sau transpirație are același efect. Prin urmare, lucrul cu instalațiile electrice cu mâinile ude și în condiții care determină umezeala pielii, precum și la temperaturi ridicate, crește riscul de șoc electric pentru o persoană.
Contaminarea pielii cu substanțe nocive care conduc bine electricitatea (praf, sol) duce, de asemenea, la o scădere a rezistenței acesteia.
Zona de contact și locul de contact sunt importante, deoarece rezistența pielii nu este aceeași în diferite părți ale corpului. Pielea feței, gâtului, palmelor și brațelor are cea mai mică rezistență, în special pe partea orientată spre corp (axile etc.). Pielea de pe dosul mâinii și tălpi are o rezistență de multe ori mai mare decât cea a pielii din alte părți ale corpului.
Curent și tensiune. Principalul factor care determină rezultatul unui șoc electric pentru o persoană este puterea curentului care trece prin corpul său (Tabelul 20.1). Pe măsură ce curentul crește, rezistența corpului uman scade, pe măsură ce crește încălzirea locală a pielii, ceea ce duce la vasodilatație, creșterea aportului de sânge în această zonă și creșterea transpirației.
Tensiunea aplicată pe gelul unei persoane afectează, de asemenea, rezultatul leziunii, deoarece determină valoarea curentului care trece prin persoană. Creșterea tensiunii duce la o deteriorare a stratului cornos al pielii, rezistența pielii scade cu zeci
Tabelul 20.1. Valori de prag pentru diferite tipuri de curent
* Stopul cardiac instant are loc la o putere curentă de 5 A.
ori, apropiindu-se de rezistența țesuturilor interne (300 - 500 Ohmi), crește curentul corespunzător.
Tipul și frecvența curentului electric. Curentul continuu este de aproximativ 4 - 5 ori mai sigur decât curentul alternativ. Aceasta rezultă dintr-o comparație a valorilor de prag ale curenților continui și alternativi tangibili și neegajați. Dar acest lucru este valabil doar până la tensiuni de 250 - 300 V. La valori mai mari de tensiune, curentul continuu devine mai periculos decât curentul alternativ (cu o frecvență de 50 Hz).
În ceea ce privește curentul alternativ, frecvența acestuia este importantă. Odată cu creșterea frecvenței curentului alternativ, rezistența totală a corpului scade și la 10 - 20 kHz stratul exterior al pielii își pierde practic rezistența la curentul electric, ceea ce duce și la o creștere a curentului care trece printr-o persoană. și, prin urmare, riscul de rănire crește.
Cel mai mare pericol este reprezentat de curentul cu o frecvență de 50 până la 1000 Hz. Odată cu o creștere suplimentară a frecvenței, pericolul de rănire scade și dispare complet la o frecvență de 45 - 50 kHz. Acești curenți sunt periculoși doar din punct de vedere al arsurilor. Scăderea riscului de șoc electric cu creșterea frecvenței devine practic vizibilă la 1-2 kHz.
Durata expunerii la curent electric. Expunerea prelungită la curent electric duce la răni grave și uneori mortale pentru oameni.
Expunerea pe termen lung la un curent de 1 mA este considerată sigură; pentru o durată de până la 30 s, un curent de 6 mA este sigur.
Următoarele valori curente sunt acceptate ca practic acceptabile cu o probabilitate destul de scăzută de rănire:
Durata expunerii, s Puterea curentului, mA
1,0 50 7 70
0,5 100
0,2 250
Calea curentului prin corpul uman. Acest factor joacă, de asemenea, un rol semnificativ în rezultatul leziunii, deoarece curentul poate trece prin organe vitale - inima, plămânii, creierul etc.
Există destul de multe căi posibile prin care curentul să treacă prin corpul uman, care sunt numite și bucle de curent. Cele mai frecvente bucle de curent - braț - braț, braț - picioare și picior - picior - sunt prezentate în tabel. 20.2.
Cele mai periculoase sunt cele care pot afecta zona inimii, adică cap - brațe și cap - picioare. Dar ele apar relativ rar.
Tabelul 20.2. Caracteristicile căilor curente prin corpul uman, %
Proprietățile individuale ale unei persoane. S-a stabilit că oamenii sănătoși din punct de vedere fizic și puternici pot rezista mai ușor la șocuri electrice.
Persoanele care suferă de boli de piele, boli ale sistemului cardiovascular, organe de secreție internă și plămâni, boli nervoase etc. se caracterizează printr-o susceptibilitate crescută la curentul electric.
Regulile de siguranță pentru funcționarea instalațiilor electrice prevăd selecția personalului care să deservească instalațiile electrice existente în funcție de starea de sănătate a oamenilor. În acest scop, se efectuează o examinare medicală a persoanelor la intrarea în muncă, care se repetă periodic o dată la doi ani, ținând cont de lista bolilor și afecțiunilor care constituie o contraindicație pentru deservirea instalațiilor electrice existente.
Conditii de mediu. Starea aerului înconjurător, precum și mediul înconjurător, pot influența semnificativ riscul de electrocutare.
Umiditatea, praful conductiv, prezența vaporilor caustici și a gazelor care distrug izolația instalațiilor electrice, precum și temperaturile ambientale ridicate, reduc rezistența electrică a corpului uman, ceea ce crește și mai mult riscul de electrocutare.
Impactul curentului asupra unei persoane este, de asemenea, agravat de podele conductoare și structuri metalice situate în apropierea echipamentelor electrice care sunt conectate la pământ, deoarece dacă acest obiect atinge simultan corpul echipamentului electric care devine accidental sub tensiune, se va produce un șoc de mare forță. trece prin persoana.
În funcție de condițiile enumerate care cresc pericolul de expunere la curent asupra unei persoane, „Regulile pentru construcția instalațiilor electrice” împart toate spațiile în patru clase în funcție de pericolul de șoc electric pentru oameni. Spații fără pericol sporit. Ele se caracterizează prin absența condițiilor care creează un pericol sporit sau deosebit (clauzele 2 și 3). Spații cu pericol sporit. Caracterizat prin prezența uneia dintre următoarele condiții:
a) umiditate (când umiditatea relativă a aerului depășește 75% pentru o perioadă lungă de timp) sau praf conductiv;
b) planșee conductoare (metalice, pământ, beton armat, cărămidă etc.);
c) temperatură ridicată (peste 35 °C);
d) posibilitatea atingerii umane simultane a structurilor metalice ale clădirilor, dispozitivelor tehnologice, mecanismelor etc. conectate la pământ, pe de o parte, și la carcasele metalice ale echipamentelor electrice, pe de altă parte. Spații deosebit de periculoase. Caracterizat prin prezența uneia dintre următoarele condiții:
a) umiditate deosebită (cu umiditatea relativă a aerului apropiată de 100%, când tavanul, pereții, podeaua și obiectele din încăpere sunt acoperite cu umiditate);
b) un mediu activ chimic sau organic care distruge izolația și părțile sub tensiune ale echipamentelor electrice;
c) prezenţa a două sau mai multe condiţii de pericol crescut simultan (clauza 2). Teritorii pentru instalatii electrice exterioare. În ceea ce privește pericolul de șoc electric pentru oameni, aceste teritorii sunt echivalate cu spații deosebit de periculoase.
În industria chimică, multe zone de producție sunt deosebit de periculoase.
În plus, în funcție de mediul climatic, încăperile sunt împărțite în: uscate (normale) cu umiditate de până la 60%, umede (60 - 75%), umede (peste 75%), mai ales umede (cu umiditate apropiată de 100% ), fierbinte (la o temperatură constantă peste 35 ° C), prăfuit, încăperi cu mediu activ chimic sau organic.
Echipamentele electrice trebuie selectate ținând cont de starea mediului și de clasa incintei pentru riscul de electrocutare pentru a asigura gradul necesar de siguranță pentru oameni atunci când le întrețin.
Astfel, echipamentele electrice instalate în încăperi umede, în special umede și cu praf, precum și în încăperi cu mediu activ chimic, trebuie să fie de tip închis și să aibă un design adecvat: rezistent la cădere sau stropire, rezistent la praf, suflat. În plus, materialele din care sunt fabricate echipamentele electrice trebuie să fie rezistente la coroziune, iar piesele metalice trebuie protejate în mod fiabil prin vopsea sau acoperire galvanică.
Echipamentele electrice și rețelele electrice situate în încăperi cu un mediu activ din punct de vedere chimic, precum și locațiile de instalare ale acestora, trebuie selectate ținând cont de designul și acoperirea care asigură protecția acestora împotriva expunerii la medii agresive.
În zonele explozive de toate clasele cu medii active din punct de vedere chimic, se folosesc fire și cabluri cu izolație din clorură de polivinil, precum și fire cu cauciuc și cabluri cu izolație din cauciuc și hârtie în manta de plumb sau clorură de polivinil.Utilizarea firelor și cablurilor cu polietilenă izolarea în orice mantale și acoperiri este interzisă.
Natura și consecințele expunerii la curent electric asupra unei persoane depind de următorii factori:
Rezistența electrică a corpului uman;
Valorile tensiunii și curentului;
Durata curentului electric;
Căile curente prin corpul uman;
Tipul și frecvența curentului electric;
Proprietățile individuale ale unei persoane;
Conditii de mediu.
Rezistența electrică a corpului uman. Puterea curentului Ih care trece prin orice parte a corpului uman depinde de tensiunea furnizată Upr(tensiune la atingere) și rezistența electrică Z t furnizată curentului de o anumită parte a corpului:
În zona dintre doi electrozi, rezistența electrică a corpului uman constă în principal din rezistența celor două straturi subțiri exterioare de piele care ating electrozii și rezistența internă a restului corpului.
Stratul exterior de piele adiacent electrodului, care este slab conductiv, și țesutul interior situat sub acest strat, par să formeze plăcile unui condensator cu o capacitate CU cu rezistenţa r n (Fig. 7.1). Din circuitul echivalent este clar că în stratul exterior al pielii curentul curge pe două căi paralele; prin rezistența externă activă Rн și capacitatea, a cărei rezistență electrică
, unde Wpf - frecvența unghiulară, Hz; f - frecvența curentă, Hz,
Orez. 7.1. Circuit electric pentru rezistența echivalentă a stratului exterior al pielii
a – diagrama contactului electrodului; b – circuit electric echivalent; 1 – electrod; 2 – stratul exterior al pielii; 3 – zona interioară a pielii.
Atunci impedanța stratului exterior de piele pentru curent alternativ este:
(7.2)
Rezistența rn și capacitatea C depind de aria electrozilor (zona de contact). Pe măsură ce aria de contact crește, rn scade și capacitatea C crește. Prin urmare, o creștere a zonei de contact duce la o scădere a rezistenței totale a stratului exterior al pielii. Experimentele au arătat că rezistența internă a corpului r in poate fi considerată ca fiind pur activă. Astfel, pentru calea curentului mână la mână, rezistența electrică totală a corpului poate fi reprezentată prin circuitul echivalent prezentat în Figura 7.2.
Orez. 7.2. Circuit electric pentru inlocuirea rezistentei corpului uman: 1 – electrod; 2 – stratul exterior al pielii; r vr, r VK- rezistenta interna a bratelor si corpului.
Odată cu o creștere a frecvenței curentului din cauza scăderii Xc, rezistența corpului uman scade și la frecvențe înalte (mai mult de 10 kHz) practic devine egală cu rezistența internă rв. Dependența rezistenței corpului uman de frecvență este prezentată în Fig. 7.3.
Există o relație neliniară între curentul care curge prin corpul uman și tensiunea aplicată acestuia: cu creșterea tensiunii, curentul crește mai repede. Acest lucru se datorează în principal neliniarității rezistenței electrice a corpului uman. Astfel, la o tensiune pe electrozi de 40 ... 45 V, în stratul exterior al pielii apar intensități semnificative ale câmpului electric, la care defalcarea stratului exterior are loc complet sau parțial, ceea ce reduce rezistența totală a corpului uman. (Fig. 7.4.) La o tensiune de 127 ... 220 V practic scade la valoarea rezistenței interne a corpului. Rezistența internă a corpului este considerată activă. Valoarea sa depinde de lungimea dimensiunii transversale a zonei corpului prin care trece curentul.
Ca valoare calculată pentru curentul alternativ de frecvență industrială, rezistența activă a corpului uman este considerată egală cu 1000 0 m.
În condiții reale, rezistența corpului uman nu este o valoare constantă. Depinde de o serie de factori, inclusiv starea pielii, starea mediului, parametrii circuitului electric etc.
Deteriorarea stratului cornos (tăieri, zgârieturi, abraziuni etc.) reduce rezistența corpului la 500 ... 700 Ohmi, ceea ce crește riscul de electrocutare a unei persoane.
Hidratarea pielii cu apă sau transpirație are același efect. Astfel, lucrul cu instalații electrice cu mâinile ude sau în condiții care determină umezeala pielii, precum și la temperaturi ridicate care provoacă transpirație crescută, crește riscul de electrocutare a unei persoane.
Contaminarea pielii cu substanțe nocive care conduc bine electricitatea (praf, calcar etc.) duce la scăderea rezistenței acesteia.
Rezistența corpului este influențată de zona de contact, precum și de locul de contact, deoarece aceeași persoană are rezistență diferită a pielii în diferite părți ale corpului. Pielea feței, gâtului și brațelor are cea mai mică rezistență în zona de deasupra palmelor și în special pe partea care este orientată spre trunchi, axile, dosul mâinii etc. Pielea palmelor și tălpilor are o rezistență care este de multe ori mai mare decât rezistența pielii altor zone ale corpului.
Pe măsură ce curentul și timpul său de trecere cresc, rezistența corpului uman scade, deoarece aceasta crește încălzirea locală a pielii, ceea ce duce la vasodilatație, creșterea aportului de sânge în această zonă și creșterea transpirației.
Rezistența corpului uman depinde de sexul și vârsta oamenilor: la femei această rezistență este mai mică decât la bărbați, la copii este mai mică decât la adulți, la tineri este mai mică decât la vârstnici. Acest lucru se explică prin grosimea și gradul de îngroșare a stratului superior al pielii.O scădere pe termen scurt (câteva minute) a rezistenței corpului uman (cu 20 ... 50%) provoacă iritații fizice externe, neașteptate: dureroase (lovituri, injecții), lumină și sunet.
Mărimea tensiunii și a curentului. Principalul factor care determină rezultatul șocului electric este puterea curentului care trece prin corpul uman (Tabelul 7.1)
Tensiunea aplicată corpului uman afectează și rezultatul vătămării, dar numai în măsura în care determină valoarea curentului care trece prin persoană.
Tabelul 7.1
Natura efectului curent Curentul care trece prin corpul uman, mA Curent alternativ (50 Hz). DC
0,5 … 1,5
Începutul senzațiilor: mâncărime ușoară, furnicături ale pielii Nu simțit
2 … 4
Senzația se extinde până la încheietura mâinii; crampe ușor mușchii. Nu simțit
5 … 7
Durerea crește în întreaga mână; convulsii; durere ușoară în tot brațul până la antebraț Începutul senzațiilor; încălzire slabă a pielii sub electrozi
8 … 10
Durere severă și crampe în întregul braț, inclusiv în antebraț. Este dificil să-ți iei mâinile de pe electrozi. Senzație crescută.
10 … 15
Durerea din tot brațul este abia suportabilă. Este imposibil să vă luați mâinile de pe electrozi. Pe măsură ce durata fluxului de curent crește, durerea se intensifică. Încălzire semnificativă sub electrozi și în zona pielii adiacentă.
20 … 25
Dureri severe. Mâinile sunt paralizate instantaneu și este imposibil să le smulgi de electrozi. Respirația este dificilă. O senzație de încălzire internă, o ușoară contracție a mușchilor brațului.
25 … 50
Durere foarte severă în brațe și piept. Respirația este extrem de dificilă. La expunere prelungită, poate apărea stop respirator sau slăbirea activității cardiace cu pierderea conștienței. Căldură intensă, durere și crampe în mâini. Când vă îndepărtați mâinile de pe electrozi, apare durere severă.
50 … 80
Respirația devine paralizată în câteva secunde și funcția inimii este perturbată. Expunerea prelungită poate provoca fibrilație cardiacă Suprafata foarte rezistenta si incalzire interioara. Durere severă în zona brațului și a pieptului. Este imposibil să vă luați mâinile de pe electrozi din cauza durerii severe.
80 … 100
Fibrilație cardiacă după 2…3 s.; după încă câteva secunde, respirația se oprește. Același efect este mai pronunțat. La expunere prelungită, respirația se oprește.
Aceeași acțiune în mai puțin timp. Fibrilație cardiacă după 2…3 s.; După încă câteva secunde, respirația se oprește.
Din tabelul de mai jos, se pot distinge următoarele valori de prag de curent:
C o u r k e p e r t i n g- curent electric care provoacă iritații vizibile la trecerea prin corp.Iritarea perceptibilă este cauzată de curent alternativ cu o forță de 0,6 ... 1,5 mA și curent constant cu o forță de 5 ... 7 mA. Valorile indicate sunt curenții de prag perceptibili; regiunea curenţilor tangibili începe cu ei.
N o t l i n g c u r r e r- un curent electric care, la trecerea printr-o persoană, provoacă contracții convulsive irezistibile ale mușchilor brațului în care este prins conductorul. Curentul de prag fără eliberare este de 10 ... 15 mA AC și 50 ... 60 mA DC. Cu un astfel de curent, o persoană nu își mai poate deschide mâna în mod independent, în care partea care transportă curent este prinsă și se trezește, parcă, legată de ea.
Curent de fibrilație- un curent electric care provoacă fibrilație cardiacă pe măsură ce trece prin corp. Curentul de fibrilație de prag este de 100 mA de curent alternativ și 300 mA de curent continuu cu o durată de 1 ... 2 s de-a lungul traseului „braț-la-braț” sau „braț-la-picioare”. Curentul de fibrilație poate ajunge la 5 A. Un curent mai mare de 5 A nu provoacă fibrilație cardiacă. Cu astfel de curenti, are loc stop cardiac instant.
Valorile de prag (cele mai mici) ale curenților tangibili, neeliberați și de fibrilație sunt variabile aleatorii, ale căror valori normalizate sunt determinate de legea distribuției și parametrii săi. Valorile numerice ale curenților corespund unei anumite probabilități de apariție a unei reacții biologice date.
Curenții admiși pentru oameni sunt evaluați în funcție de trei criterii de siguranță electrică.
Primul criteriu- curent tangibil. Primul criteriu pentru curentul alternativ cu o frecvență de 50 Hz este un curent I = 0,6 mA, care nu provoacă perturbări în activitatea organismului. Durata admisibilă a unui astfel de flux de curent printr-o persoană nu este mai mare de 10 minute.
Al doilea criteriu– curent de eliberare. Al doilea criteriu de siguranță electrică este un curent I = 6 mA, atunci când trece printr-o persoană probabilitatea de eliberare este de 99,5%. Durata expunerii la un astfel de curent este limitată de reacția de protecție a persoanei însăși.
Al treilea criteriu– curent de nefibrilatie. Acesta este un curent de frecvență industrial, care, cu o expunere pe termen lung de 1 ... 3 s, nu provoacă fibrilație cardiacă la o persoană care cântărește 50 kg, cu o anumită marjă, este luată egală cu 50 mA.
Astfel, amploarea curentului are un impact semnificativ asupra gradului de vătămare a unei persoane. Cu aceeași durată a fluxului de curent printr-o persoană, natura efectului se schimbă semnificativ de la senzație (0,6 ... 1,6 mA) la non-eliberare (6 ... 24 mA) și fibrilație cardiacă (mai mult de 50 mA).
Durata curentului electric. Durata trecerii curentului prin corpul uman are o influență semnificativă asupra rezultatului leziunii. Expunerea prelungită la curent duce la răni grave și uneori fatale.
La expunerea pe termen scurt (0,1 ... 0,5 s), un curent de aproximativ 100 mA nu provoacă fibrilație cardiacă. Dacă creșteți durata expunerii la 1 s, atunci același curent poate duce la moarte. Pe măsură ce durata de expunere scade, valorile curenților permisi pentru oameni cresc semnificativ. Astfel, atunci când timpul de expunere se modifică de la 1 la 0,1 s, curentul admisibil va crește de aproximativ 16 ori.
În plus, reducerea duratei de expunere la curent electric reduce riscul de rănire a unei persoane pe baza anumitor caracteristici ale inimii.
Diagrama electrocardiogramei
Durata unei perioade a ciclului cardiac (Fig. 7.5.) este de 0,75 ... 0,85 s. În fiecare ciclu cardiac, există o perioadă de sistolă, când ventriculii inimii se contractă (vârful QRS) și împing sângele în vasele arteriale. Faza T corespunde sfârșitului contracției ventriculare și intră într-o stare relaxată.
În timpul diastolei, ventriculii se umplu cu sânge. Faza P corespunde contracției atriale. S-a stabilit că inima este cea mai sensibilă la efectele curentului electric în timpul fazei T a ciclului cardiac. Pentru ca fibrilația cardiacă să apară, timpul de expunere la curent trebuie să coincidă cu faza T, a cărei durată este de 0,15 ... 0,2 s. Odată cu reducerea duratei de expunere la curent electric, probabilitatea unei astfel de coincidențe devine mai mică și, prin urmare, riscul de fibrilație cardiacă scade.
Dacă timpul de trecere a curentului printr-o persoană nu coincide cu faza T, curenții care depășesc semnificativ valorile de prag nu vor provoca fibrilație cardiacă.
Influența duratei trecerii curentului prin corpul uman asupra rezultatului leziunii poate fi evaluată prin formula empirică
I h = 50/ t (7,3)
unde I h este curentul care trece prin corpul uman, mA; t este durata trecerii curente, s.
Această formulă este valabilă în interval de 0,1 ... 1,0 s. Este utilizat pentru a determina curenții maximi admisibili care trec printr-o persoană de-a lungul căii „braț-picioare”, necesari pentru calcularea dispozitivelor de protecție.
Căile curente prin corpul uman. Calea curentului în corpul uman depinde de ce părți ale corpului atinge victimele părți vii; influența sa asupra rezultatului rănii se manifestă și deoarece rezistența pielii în diferite părți ale corpului nu este aceeași.
Cel mai periculos curent este trecerea curentului prin mușchii respiratori și inimă. S-a remarcat că pe calea „braț – braț” 3,3% din curentul total trece prin inimă, „brațul stâng – picioare” - 3,7%, „brațul drept – picioare” - 6,7%, „picior – picior” - 0,4 %, „cap – picioare” - 6,8%, „cap – brațe” - 7%.
Conform statisticilor, pierderea capacității de a lucra timp de trei zile sau mai mult a fost observată în calea actuală „braț-braț” în 83% din cazuri, „braț-picioare stângi” - 80%, „braț-picioare drepte” - 87% , „picior-picior” - în 15% din cazuri.
Astfel, traseul curentului influențează rezultatul leziunii; curentul din organism nu trece neapărat pe calea cea mai scurtă, ceea ce se explică prin diferența mare de rezistivitate a diferitelor țesuturi (oase, mușchi, grăsime etc.).
Cel mai mic curent trece prin inimă atunci când calea curentului este de-a lungul buclei inferioare de la picior la picior. Cu toate acestea, nu ar trebui să tragem concluzii din aceasta despre pericolul scăzut al buclei inferioare (efectul tensiunii de treaptă). De obicei, dacă curentul este suficient de puternic, provoacă crampe la picioare și persoana cade, după care curentul trece prin piept, adică. prin mușchii respiratori și inimă.
Tipul și frecvența curentului. S-a stabilit că curentul alternativ este mai periculos decât curentul continuu. Acest lucru rezultă și din tabel. 7.1., deoarece aceleași efecte sunt cauzate de valori mai mari ale curentului continuu decât curentului alternativ. Cu toate acestea, acest lucru este tipic pentru tensiuni relativ scăzute (până la 250 ... 300 V). Se crede că o tensiune de 120 V DC în aceleași condiții este echivalentă din punct de vedere al pericolului cu o tensiune de 40 V AC de frecvență industrială. La tensiuni mai mari, pericolul curentului continuu crește.
În domeniul de tensiune 400 ... 600 V, pericolul curentului continuu este aproape egal cu pericolul curentului alternativ cu o frecvență de 50 Hz, iar la o tensiune mai mare de 600 V, curentul continuu este mai periculos decât curentul alternativ. . Când este expus la o tensiune constantă, în special senzații de durere ascuțită apar în momentul închiderii și deschiderii circuitului electric.
Studiile au arătat că cei mai nefavorabili curenți pentru oameni sunt curenții industriali de frecvență (50 Hz). Cu o creștere a frecvenței (de la 50 Hz la 0), valorile curentului neeliberator cresc (Fig. 7.6.) și la o frecvență egală cu zero (curent continuu - efect de durere), acestea devin de aproximativ 3 ori mai mare.
Orez. 7.6. Dependența curentului neeliberator de frecvență:
1 – pentru 0,5% dintre subiecți; 2 – pentru 99,5% dintre subiecți
Pe măsură ce frecvența crește (mai mult de 50 Hz), valorile curentului neeliberator cresc. O creștere suplimentară a frecvenței curentului este însoțită de o scădere a pericolului de rănire, care dispare complet la o frecvență de 45 ... 50 kHz. Dar acești curenți pot provoca arsuri atât atunci când apare un arc electric, cât și atunci când trec direct prin corpul uman. Scăderea pericolului de electrocutare odată cu creșterea frecvenței este aproape vizibilă la o frecvență de 1000 ... 2000 Hz.
Proprietățile individuale ale unei persoane. S-a stabilit că oamenii sănătoși din punct de vedere fizic și puternici pot rezista mai ușor la șocuri electrice.
Persoanele care suferă de boli de piele, boli cardiovasculare, organe de secreție internă, plămâni, boli nervoase etc. se caracterizează printr-o susceptibilitate crescută la curentul electric.
Reglementările de siguranță pentru exploatarea instalațiilor electrice prevăd selectarea personalului care să întrețină instalațiile electrice existente pe baza unor motive de sănătate. În acest scop, la intrarea în muncă se efectuează un control medical al persoanelor și periodic o dată la doi ani în conformitate cu lista bolilor și tulburărilor care împiedică accesul la deservirea instalațiilor electrice existente.
Conditii de mediu. Umiditatea și temperatura aerului, prezența structurilor și podelelor metalice împământate și praful conductiv au un impact suplimentar asupra condițiilor de siguranță electrică. Gradul de șoc electric depinde în mare măsură de densitatea și zona de contact uman cu părțile sub tensiune. În încăperi umede cu temperaturi ridicate sau instalații electrice exterioare, apar condiții nefavorabile, în care aria de contact uman cu părțile sub tensiune crește. Prezența structurilor și podelelor metalice împământate creează un risc crescut de rănire datorită faptului că o persoană este aproape constant conectată la un pol (împământare) al instalației electrice. În acest caz, orice atingere umană a pieselor sub tensiune duce imediat la includerea sa bipolară în circuitul electric. Praful conductiv creează, de asemenea, condiții pentru contactul electric atât cu părțile sub tensiune, cât și cu pământul.
În funcție de prezența condițiilor enumerate care cresc pericolul expunerii la curent asupra unei persoane, toate spațiile în funcție de pericolul de electrocutare pentru oameni sunt împărțite în următoarele clase: fără pericol crescut, cu pericol crescut, mai ales periculoase.
Spații fără pericol sporit caracterizat prin absenţa condiţiilor care creează pericol sporit sau deosebit.
Spații cu pericol sporit sunt caracterizate prin prezența în ele a uneia dintre următoarele condiții care creează un pericol crescut:
Umiditate (umiditatea relativă a aerului depășește 75% pentru o perioadă lungă de timp) sau praf conductiv;
Pardoseli conductoare (metal, pământ, beton armat, cărămidă etc.);
Temperatură ridicată (peste +35 0 C);
Posibilitatea atingerii umane simultane cu structurile metalice ale clădirilor conectate la pământ, dispozitivele tehnologice, mecanismele etc., pe de o parte, și cu carcasele metalice ale echipamentelor electrice, pe de altă parte.
Spații deosebit de periculoase caracterizată prin prezența uneia dintre următoarele condiții care creează un anumit pericol:
Umiditate deosebită (umiditatea relativă a aerului este aproape de 100%: tavanul, pereții, podeaua și obiectele din cameră sunt acoperite cu umiditate);
Mediu chimic activ sau organic (distrugerea izolației și a părților sub tensiune ale echipamentelor electrice);
Două sau mai multe afecțiuni cu risc ridicat care apar simultan.
1. Valoarea curentă – principalul factor care caracterizează severitatea leziunii electrice. ÎN Anexa M se oferă informații despre efectul curenților de diferite amplitudini asupra corpului uman. Pentru a caracteriza această influență, se folosesc valori de prag:
- pragul de sensibilitate- puterea minimă a curentului pe care o simte o persoană. Este 0,6...1,5 mA pentru curent alternativ (frecvență 50 Hz) și 5...7 mA pentru curent continuu. Acest curent este sigur pentru oameni;
- curent de prag neeliberator– puterea minimă a curentului la care o persoană nu își poate îndepărta în mod independent mâinile din piesele sub tensiune. În ceea ce privește magnitudinea, un astfel de curent nu este periculos pentru oameni, dar cu expunerea prelungită poate duce la consecințe grave și chiar la moarte. Cu curent continuu, o persoană își poate rupe în mod independent mâna de pe conductor la orice putere a curentului, dar în momentul separării apar contracții musculare dureroase, similare cu cele care apar cu curentul alternativ. O persoană este capabilă să reziste durerii atunci când este separată de părțile sub tensiune la o putere curentă de cel mult 50 - 80 mA.
- curent de fibrilație de prag– puterea minimă a curentului la care are loc fibrilația activității cardiace a victimei. Provoacă moartea victimei dacă timpul de călătorie curent depășește 1 s, este de 100 mA pentru curent alternativ la 50 Hz și 300 mA pentru curent continuu. Un curent mai mare de 5 A cauzează stop cardiac imediat, ocolind starea de fibrilație.
- curent maxim admisibil– puterea maximă a curentului care nu provoacă leziuni electrice pentru nicio durată de acțiune.
2.Tipul și frecvența curentului – rezistența corpului uman are o componentă capacitivă, prin urmare o modificare a frecvenței tensiunii aplicate duce la o modificare a rezistenței totale a corpului și la o creștere a puterii curentului care trece.
Creșterea frecvenței curente de la 0 la 200 Hz duce la creșterea riscului de rănire. La frecvențele actuale de 100 kHz și peste, există doar pericolul de arsuri. Creșterile ulterioare ale frecvenței reduc pericolul curentului alternativ, care dispare cu totul la o frecvență de 450 kHz. La tensiuni de până la 500 V, curentul continuu este mai sigur (de 4-5 ori), peste 500 V, curentul continuu este mai periculos. Cel mai periculos pentru oameni este curentul alternativ cu o frecvență de 50 Hz la o tensiune de 220 V. Valorile aproximative ale valorilor limită pentru un astfel de curent sunt date în tabel. 6.1
Tabelul 6.1. Valori de prag ale frecvenței curentului alternativ 50 Hz
3. Rezistența electrică a corpului uman este determinată de rezistența stratului cornos al pielii și depinde de tensiunea aplicată. Pielea uscata, intacta are o rezistenta de 500...500.000 Ohmi. Pielea umedă, contaminată are o rezistență semnificativ mai mică, ceea ce se datorează trecerii curentului prin glandele sudoripare și zona subcutanată. Rezistența corpului uman la curentul alternativ cu frecvența de 50 Hz este considerată egală cu 1.000 ohmi.
Un organism viu este format din diferite celule și soluții de sare, ceea ce provoacă rezistență electrică diferită a diferitelor părți ale corpului. În plus, rezistența pielii în diferite locuri ale corpului uman este foarte diferită, astfel încât severitatea leziunii electrice depinde nu în ultimul rând de localizarea leziunii. Factorul atenție crește rezistența corpului uman și reduce probabilitatea de înfrângere. Se știe că aproximativ 85% dintre leziunile electrice apar la sfârșitul schimbului de muncă din cauza slăbirii atenției lucrătorilor.
4.Durata curentă – la trecerea curentului, rezistența pielii scade brusc, ceea ce duce la leziuni electrice mai grave: după 30 s, rezistența corpului scade cu 25%, iar după 90 s – cu 70%. În tabel 6.2 arată dependența curentului maxim admisibil de durata acțiunii sale.
Tabel 6.2 – Valori maxime admisibile ale curentului (~50 Hz)
În plus, efectele expunerii la curent se acumulează în organism și crește probabilitatea ca momentul trecerii curentului să coincidă cu faza T vulnerabilă a ciclului cardiac crește (cu o perioadă de 0,15 - 0,20 s, timp în care contracția ventriculilor). ale inimii se termină și intră într-o stare relaxată) . De aceea, atunci când acordați asistență, în primul rând, trebuie să opriți curentul.
5.Direcția fluxului de curent – dacă organele vitale (inima, plămânii, creierul) se află pe calea curentului, atunci pericolul de deteriorare este foarte mare. În alte direcții ale fluxului de curent, severitatea leziunii este redusă semnificativ. În practică, există 15 căi posibile pentru trecerea curentului în corpul uman, dintre care cele mai frecvente sunt direcțiile „braț – braț” (40% din cazuri) și „brațul drept – picioare” (20% din cazuri) . Cele mai periculoase căi sunt „cap-mâini” și „cap-picioare”, care sunt rar implementate în practică. Cea mai puțin periculoasă este calea „picior la picior” (bucla inferioară), care apare atunci când o persoană este expusă la tensiunea unui pas.
6.Schema de conectare într-un circuit electric - o persoană poate atinge simultan două fire de fază ale unei rețele de curent alternativ (atingere bifazată), un fir de fază (atingere monofazată), se poate apropia de o distanță periculoasă de părți sub tensiune neizolate, atinge corpul echipamentul electric care este alimentat sau intră în zona de acțiune a tensiunii de pas.
5.Proprietățile individuale ale unei persoane – persoanele sănătoase din punct de vedere fizic tolerează șocurile electrice mai ușor decât persoanele bolnave și slabe. Cele mai puțin rezistente la curentul electric sunt persoanele cu boli nervoase, boli ale pielii, sistemului cardiovascular, organelor de secreție internă și plămânilor. Stresul fizic și emoțional crește riscul de șoc electric pentru o persoană.
Rezultatul șocului electric depinde de următorii factori: rezistența electrică a corpului uman, puterea curentului care curge prin corp, timpul de expunere la curent, calea curentului, frecvența și tipul de curent, caracteristicile individuale ale corpului uman, condițiile externe (de mediu) și alți factori.
Cantitatea de curent care curge prin corpul uman depinde de tensiunea de atingere Uși rezistența corpului uman R.
Rezistența corpului uman este o valoare neliniară, în funcție de mulți factori: rezistența pielii și starea acesteia; asupra mărimii curentului și tensiunii aplicate; asupra duratei fluxului de curent.
Stratul cornos superior al pielii are cea mai mare rezistență. În stare uscată și necontaminată, poate fi considerat ca un dielectric: rezistivitatea stratului cornos ajunge la 10 5 -10 6 Ohm m, care este de mii de ori mai mare decât rezistența altor straturi ale pielii.
Rezistența corpului uman cu piele uscată, curată și intactă variază de la 1000 la 100.000 ohmi, iar rezistența straturilor corpului este de doar 500-700 ohmi.
Ca valoare calculată pentru curentul alternativ de frecvență industrială, rezistența corpului uman (R 4) este considerat egal cu 1000 Ohm. În condiții reale, rezistența corpului uman nu este o valoare constantă și depinde de o serie de factori.
Pe măsură ce curentul care trece prin corpul uman crește, rezistența acestuia scade, deoarece aceasta crește încălzirea pielii și transpirația. Din același motiv, scade R 4 cu creșterea duratei fluxului de curent. Cu cât tensiunea aplicată este mai mare, cu atât este mai mare curentul uman/h, cu atât mai repede scade rezistența pielii umane.
Odată cu creșterea tensiunii, rezistența pielii scade de zeci de ori și, în consecință, rezistența corpului în ansamblu scade; se apropie de rezistența țesuturilor interne ale corpului, adică de cea mai mică valoare (300-500 Ohmi). Acest lucru poate fi explicat prin defecțiunea electrică a stratului de piele, care are loc la o tensiune de 50-200 V.
Contaminarea pielii cu diverse substanțe, în special cele care conduc bine curentul electric (praf de metal sau de cărbune, calcar etc.), îi reduce rezistența.
Principalul factor dăunător al curentului electric este puterea curentului care trece prin corpul uman. Curenții mici provoacă doar disconfort. La curenți mai mari de 10-15 mA, o persoană nu este capabilă să se elibereze independent de părțile sub tensiune, iar efectul curentului devine prelungit (curent neeliberator). La un curent de 20-25 mA (50 Hz), o persoană începe să aibă dificultăți de respirație, care se intensifică odată cu creșterea curentului. Când este expus la un astfel de curent, sufocarea are loc în câteva minute. Cu expunerea prelungită la curenți de câteva zeci de miliamperi și un timp de acțiune de 15-20 s, pot apărea paralizii respiratorii și moarte. Curenții de 50-80 mA duc la fibrilația cardiacă, care constă în contracția și relaxarea aleatorie a fibrelor musculare ale inimii, în urma căreia circulația sângelui se oprește și inima se oprește. Acțiunea unui curent de 100 mA timp de 2-3 s duce la moarte (curent letal).
La tensiuni joase (până la 100 V), curentul continuu este de aproximativ 3-4 ori mai puțin periculos decât curentul alternativ cu o frecvență de 50 Hz; la tensiuni de 400-500 V pericolul lor este comparabil, iar la tensiuni mai mari, curentul continuu este chiar mai periculos decât curentul alternativ.
Cel mai periculos curent este frecvența industrială (20-100 Hz). Reducerea pericolului acțiunii curentului asupra unui organism viu este afectată vizibil la o frecvență de 1000 Hz și mai mult. Curenții de înaltă frecvență, de la sute de kiloherți, provoacă doar arsuri și nu afectează organele interne. Acest lucru se explică prin faptul că astfel de curenți nu sunt capabili să provoace excitarea țesutului nervos și muscular.
Calea curentului electric prin corpul uman joacă un rol semnificativ în rezultatul rănirii. Pericolul șocului electric crește foarte mult atunci când trece prin organe vitale: inima, plămânii și creierul. Cu toate acestea, efectul reflex al curentului asupra lor apare și prin alte căi de trecere a acestuia, deși pericolul de rănire este redus brusc. Cele mai periculoase astfel de căi includ buclele „cap-brațe” și „cap-picioare”, iar cele mai puțin periculoase sunt buclele „picior-picior”. Cu toate acestea, rănile mortale sunt cunoscute atunci când curentul a trecut de-a lungul traseului picior-picior sau braț-braț.
Condiția mentală și fizică a unei persoane influențează, de asemenea, severitatea unui șoc electric. În cazul bolilor inimii, glandei tiroide etc., o persoană este mai grav afectată la valori mai mici ale curentului, deoarece în acest caz scad rezistența electrică a corpului uman și rezistența generală a organismului la iritațiile externe. S-a remarcat, de exemplu, că pentru femei valorile curentului de prag sunt de aproximativ 1,5 ori mai mici decât pentru bărbați. Acest lucru se explică prin dezvoltarea fizică mai slabă a femeilor. Când se folosesc băuturi alcoolice, rezistența corpului uman scade, rezistența și atenția corpului uman scad. Cu atenție concentrată, rezistența organismului crește.
Rezultatul șocului electric este influențat de condițiile de mediu (temperatură, umiditate) și de mediul înconjurător (prezența prafului conducător, a vaporilor caustici și a gazelor). Temperatura și umiditatea crescute cresc riscul de electrocutare. Cu cât presiunea atmosferică este mai mică, cu atât este mai mare riscul de rănire. Umiditatea, vaporii caustici și gazele au un efect distructiv asupra izolației instalațiilor electrice.
Instalatiile electrice sunt clasificate dupa tensiune: cu o tensiune nominala de pana la 1000 V si peste 1000 V. Siguranta intretinerii echipamentelor electrice depinde si de factorii de mediu.
În funcție de prezența condițiilor care cresc pericolul de expunere la curent asupra unei persoane, toate spațiile în funcție de pericolul de șoc electric pentru oameni sunt împărțite în următoarele clase:
Primul este spațiile fără pericol sporit, în care nu există condiții care să creeze pericol sporit și deosebit;
Al doilea - spații cu pericol crescut, se caracterizează prin prezența în ele a cel puțin unuia dintre semnele enumerate: umiditate (umiditatea relativă a aerului depășește 75% pentru o lungă perioadă de timp); temperatură ridicată (peste + 35 °C); praf conductiv; pardoseli conductoare; posibilitatea contactului uman simultan cu structurile metalice ale clădirilor conectate la pământ, pe de o parte, și carcasele metalice ale echipamentelor electrice, pe de altă parte;
În al treilea rând - spații deosebit de periculoase, caracterizate prin următoarele caracteristici: umiditatea relativă a aerului aproape de 100% (determinată vizual de prezența condensului pe suprafața interioară a structurilor clădirilor și a clădirilor); mediu chimic agresiv; prezența a două sau mai multe semne de spații cu risc ridicat în același timp; precum şi zonele în care sunt amplasate instalaţiile electrice exterioare. Conform metodei de protecție a unei persoane împotriva șocurilor electrice, produsele electrice sunt împărțite în cinci clase: 0, 01.1, II, III.
Clasa 0 include produse cu o tensiune nominală mai mare de 42 V cu izolație de lucru și fără dispozitive de împământare. Aparatele electrocasnice sunt fabricate în conformitate cu clasa 0, deoarece sunt proiectate să funcționeze în încăperi fără pericol crescut.
Clasa 01 include produse cu izolație de lucru și un element de împământare. Firul pentru conectarea la sursa de alimentare nu are conductor de împământare.
Clasa I include produse cu izolație de lucru, un element pentru împământare și un fir de alimentare cu un conductor de împământare (împământare) și un ștecher cu contact de împământare.
Clasa P include produse care au toate părțile accesibile la atingere cu izolație dublă sau întărită în raport cu părțile în mod normal sub tensiune și nu au elemente de împământare.
Clasa III reprezintă produse fără circuite electrice interne și externe cu o tensiune care nu depășește 42 V.