Основы физиологии труда. Защитное зануление

       В условиях производства поражение электротоком чаще всего является следствием того, что люди прикасаются к токоведущим  частям, находящимся под опасным  напряжением. 
 

         

       Рисунок 9. Двухфазное включение в цепь тока

       Возможны  два варианта таких прикосновений  с разной степенью опасности. Первый, наиболее опасный,- одновременное прикосновение  к двум линейным проводам и второй, менее опасный (таких случаев  больше) - прикосновение к одной  фазе (рис. 9, 10). 

         

       Рисунок 10. Однофазное включение в цепь тока: а) с заземленной нейтралью; б) с изолированной нейтралью 

       Оценивать опасность воздействия электрического тока на человека можно по ответным реакциям организма. С увеличением  тока четко проявляются три качественно  отличные ответные реакции. Это прежде всего ощущение, более судорожное сокращение мышц (неотпускание для  переменного тока и болевой эффект постоянного) и, наконец, фисрилляция  сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию, подразделяют на ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные (таблица 2). 

       Таблица 2. Характеристика воздействия на человека электрического тока различной силы 

 

       Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная  воздействием электрического тока или  электрической дуги. Условно электротравмы  делят на местные и общие. При  местных электротравмах возникает  местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических  ожогов, электрических знаков, в  металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы, или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или  полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем – легких (дыхания), сердца (кровообращения).

       Электрический ток, действуя на организм человека, может  привести к различным поражениям: электрическому удару, ожогу, металлизации кожи, электрическому знаку, механическому повреждению, электроофтальмии.

       Электрический удар ведет к возбуждению живых тканей; В зависимости от патологических процессов, вызываемых поражением электротоком, принята следующая классификация тяжести электротравм при электрическом ударе:

• электротравма I степени - судорожное сокращение мышц без потери сознания;
• электротравма II степени - судорожное сокращение мышц с потерей сознания,"
• электротравма III степени - потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (не исключено и то и другое);
• электротравма IV степени - клиническая смерть.

       Степень тяжести электрического поражения  зависит от многих факторов: сопротивления  организма, величины, продолжительности  действия, рода и частоты тока, пути его в организме, условий внешней  среды.

       Исход электропоражения зависит и от физического  состояния человека. Если он болен, утомлен нли находится в состоянии опьянения, душевной подавленности, то действие тока особенно опасно. Безопасными для человека считаются переменный ток до 10 мА и постоянный - до 50 мА.

       Электрический ожог различных степеней - следствие коротких замыканий- в электроустановках и пребывания тела (как правило, рук) в сфере светового (ультрафиолетового) и теплового (инфракрасного) влияния электрической дуги; ожоги III и IV степени с тяжелым исходом - при соприкосновении человека (непосредственно или через электрическую дугу) с токоведущими частями напряжением свыше 1000 В.

       Электрический знак (отметка тока) - специфические поражения, вызванные механическим, химическим или их совместным воздействием тока. Пораженный участок кожи практически безболезнен, вокруг него отсутствуют воспалительные процессы. Со временем он затвердевает, и поверхностные ткани отмирают. Электрознаки обычно быстро излечиваются.

       Металлизация  кожи - так называемое пропитывание кожи мельчайшими парообразными или расплавленными частицами металла под влиянием механического или химического воздействия тока. Пораженный участок кожи приобретает жесткую поверхность и своеобразную окраску. В большинстве случаев металлизация излечивается, не оставляя на коже следов.

       Электроофтальмия - поражение глаз ультрафиолетовыми лучами, источником которых является вольтова дуга. В результате электроофтальмии через несколько часов наступает воспалительный процесс, который проходит, если приняты необходимые меры лечения.

       Характер  воздействия электрического тока на человека и тяжесть поражения  пострадавшего зависит от многих факторов.

 

       

       Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

 

       Факторами, влияющими на исход поражения электрическим током, являются:

       1. Величина тока.

       2. Величина напряжения.

       3. Время действия.

       4. Род и частота тока.

       5. Путь замыкания.

       6. Сопротивление человека.

       7. Окружающая среда.

       8. Фактор внимания. 

       По  величине тока, токи подразделяются на:

       - неощущаемые (0,6 – 1,6мА);

       - ощущаемые (3мА);

       - отпускающие (6мА);

       - неотпускающие (10-15мА);

       - удушающие (25-50мА);

       - фибрилляционные (100-200мА);

       - тепловые воздействия (5А и  выше). 

       При кратковременном воздействии (0,1-0,5с) ток порядка 100мА не вызывает фибрилляции  сердца. Если увеличить длительность воздействия до 1с, то этот же ток  может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия  значение допустимых для человека токов существенно увеличивается. При изменении времени воздействия от 1 до 0,1с допустимый ток возрастает в 16 раз.

       Кроме того, сокращение длительности воздействия  электрического тока уменьшает опасность  поражения человека исходя из некоторых особенностей работы сердца. Продолжительность одного периода кардиоцикла (рис. 2.1.) составляет 0075-0,85с.

       В каждом кардиоцикле наблюдается  период систолы, когда желудочки  сердца сокращаются (пик QRS) и выталкивают  кровь в артериальные сосуды (рисунок 11).

         

       Рисунок 11. Кардиогрмма сокращения желудочков сердца сердца. 

       Фаза Т соответствует окончанию сокращения желудочков и они переходят в расслабленное состояние. В период диостола желудочки наполняются кровью. Фаза Р соответствует сокращению предсердий. Установлено, что сердце наиболее чувствительно к воздействию электрического тока во время фазы Т кардиоцикла. Для того чтобы возникла фибриляция сердца, необходимо совподение по времени воздействия тока с фазой Т, продолжительность которой 0,15-0,2с. С сокращением длительности воздействия электрического тока вероятность такового совпадения становится меньше, а следовательно, уменьшается опасность фибриляции сердца. В случае несовпадения времени прохождения тока через человека с фазой Т токи, значительно превышающие пороговые значения, не вызовут фибриляции сердца. 

       Постоянный  и переменный токи оказывают различные воздействия на организм главным образом при напряжениях до 500 В. При таких напряжениях степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. Считают, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты. При напряжении 500В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются.

       Исследования  показали, что самыми неблагоприятными для человека являются токи промышленной частоты (50Гц). При увеличении частоты (более 50Гц) значения неотпускающего тока возрастает. С уменьшением частоты (от 50Гц до 0) значения неотпускающего тока тоже возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток – болевой эффект), они становятся больше примерно в три раза.

       Значения  фибрилляционного тока при частотах 50-100Гц равны, с повышением частоты до 200Гц этот ток возрастает примерно в 2 раза, а при частоте 400Гц – почти в 3,5 раза. 

       При прикосновении человека к токоведущим  частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека. Основные из них:

       - голова – ноги;

       - рука – рука;

       - правая рука – ноги;

       - левая рука – ноги;

       - нога – нога.

       Степень поражения в этих случаях зависит  от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, и от величины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так при протекании тока по пути «рука – рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука - ноги» 3,7%, «правая рука – ноги» 6,7%, «нога – нога» - 0,4%. Величена неотпускающего тока по пути «рука – рука» приблизительно в два раза меньше, чем по пути «рука – ноги». 

       Величина  тока походящего через какой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления оказываемого току данным участком тела.

       Между воздействующим током и напряжением  существует нелинейная зависимость: с  увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным  образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека. На участке  между двумя электродами электрическое  сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления  остальной части тела. Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий  к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под плохо проводящим слоем, как бы образуют обкладки кон-денсатора  емкостью С и сопротивлением его изоляции Vн (рисунок 12). С увеличени-ем частоты тока сопротивление тела человека уменьшается и при больших часто-тах практически становится равным внутреннему сопротивлению. 

         

       Рисунок 12. Схема замещения сопротивления наружного слоя кожи.

       При напряжении на электродах 40-45В в  наружном слое кожи возникают значительные напряженности поля, которые полностью  или частично нарушают полупроводящие свойства этого слоя. При увеличении напряжения сопротивление тела уменьшается  и при напряжении 100-200В падает до значения внутреннего сопротивления  тела. Это сопротивление для практических расчетов может быть принято равным 1000 Ом. 

       Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условие электробезопасности. Во влажных помещениях с высокой температурой или наружних электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых обеспечивается наилучший контакт с токоведущими частями. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения в следствии того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека как с токоведущими частями, так и с землей.