Ключевых положения

Анализ несчастных случаев на производстве, которые заканчиваются смертью, свидетельствуют о том, что около 20 % из них случаются в результате поражения работающего электрическим током. Большинство смертельных случаев приходится на электрическое оборудование, которое питается напряжением 380/220 В, которая имеет широкое применение на предприятиях связи.

Действие электрического тока на живой организм может быть разным, в зависимости от конкретных объективных факторов и обстоятельств, и сводится к электрической травме или электрическому удару.

Электрические травмы являются местными поражениями тканей тела человека, что они вызываются действием электрического тока или электрической дуги. Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма электрическим током, которое сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

Электрический ток, влияя на нервную систему и мышцы, может повлечь полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Факторы, которые влияют на этот процесс: величина сопротивления тела человека, тока и время его действия, вид и частота тока, индивидуальные биологические особенности человека, ее физическое состояние.

Электрическое сопротивление тела человека состоит из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Верхний слой кожи – эпидермис – имеет толщину 0,1...0,5 мм Кожа имеет большое электрическое сопротивление, которое предопределяет общее сопротивление тела человека. Сопротивление внутренних тканей тела есть незначительное, при сухой чистой и невредимой коже сопротивление тела человека находится в пределах 2•103...2•105 Ом. При увлажненной и загрязненной коже значительно увеличивается опасность поражения током через уменьшение ее сопротивления. Поврежденная кожа имеет небольшое сопротивление (1000 Ом и менее).

Сопротивление тела человека также уменьшается за повышение силы тока и увеличения времени действия, что обусловлено биофизическими процессами, которые происходят в организме.

Тело человека условно можно подать в виде электрического круга, что оно состоит из трех последовательных участков: кожа – внутренние органы и ткани – кожа (рис. 2.1).

 

Рисунок 2.1 – Схема измерения сопротивления тела человека:

1 – электроды; 2 – кожа человека; 3 – внутренние ткани человека

В виде электрического круга схема сопротивления тела человека подана на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Эквивалентная схема сопротивления тела человека

 

Сопротивление кожи (эпидермиса) имеет не только активную составляющую Rш, а также и емкостную Хш, за счет того, что кожа имеет тонкий роговой слой, который является диэлектриком. Когда человек касается кожей токопроводящего элемента, между внешним роговым слоем и участком кожи, что она хорошо проводит электрический ток, возникает своеобразный конденсатор, электрическая емкость которого есть пропорциональная к толщине рогового слоя кожи. Полное сопротивление тела человека Rл за частоты тока f вычисляется за формулой

Rл = 2Rзовн + Rвт, Ом, (2.1)

где Rзовн – общее сопротивление внешнего слоя кожи человека, Ом; Rвт – сопротивление внутренних тканей человека, Ом.

Величина суммарного сопротивления внешнего слоя кожи может быть определена из зависимости

1/R2зовн = 1/R2ш + 1/X2ш, (2.2)

где Rш – активное сопротивление внешнего слоя кожи, Ом; Хш – емкостное сопротивление внешнего слоя кожи, Ом.

Емкостное сопротивление Хщ изменяется в зависимости от частоты тока f:

Хш = 1/wC = 1/2pfС, Ом, (2.3)

где w – круговая частота, рад/с; f – частота тока, Гц; С – емкость внешнего слоя кожи, Ф.

Из формулы (2.3) видно, что с увеличением частоты тока f величина емкостного сопротивления внешнего слоя кожи Хш приближается к нулю и шунтирует активное сопротивление внешнего слоя кожи.

На частотах 5...20 кГц полное сопротивление тела человека, согласно с схемой черт. 2.2 можно считать равняемым внутреннему сопротивлению, то есть

Rл = Rвт, Ом. (2.4)

С уменьшением частоты тока (менее за 100 Гц) емкостное сопротивление растет и за f > 0, Хш _> ? формула (2.1) набирает вида

Rл = 2Rш + Rвт, Ом, (2.5)

откуда

Rш = (Rл – Rвт) / 2, Ом. (2.6)

Приблизительно можно принять, что полное сопротивление тела человека на частотах 0...100 Гц находится в линейной зависимости от частоты тока. Величина полного сопротивления тела человека за f > 0 определяется пересечением прямой линии с осью ординат.

Значение емкости внешнего слоя кожи определяем из решения двух уравнений – (2.2) и (2.3):

 

, Ф. (2.7)

Соотношение (2.1)...(2.7) есть справедливые для напряжения до 100 В. Для напряжения свыше 100 В может совершиться пробой внешнего слоя кожи, что приведет к резкому уменьшению полного сопротивления тела человека, а это есть опасно.