Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 4
Может возникнуть фиб-
рилляция сердца, то есть беспорядочные, некоординированные
сокращения волокон сердечной мышцы, при этом сердце не в со-
стоянии гнать кровь по сосудам, происходит остановка кровооб-
ращения. Фибрилляция длится, как правило, несколько минут,
после чего следует полная остановка сердца. Процесс фибрилля-
ции 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.
Рассмотренные реакции организма на действие электрическо-
го тока позволили установить три критерия электробезопасности и
соответствующие им уровни безопасных токов.
1. Неощутимый ток, который не вызывает нарушений деятель-
ности организма и допускается для длительного (не более 10 ми-
нут в сутки) протекания через тело человека при обслуживании
электрооборудования. Для переменного тока частотой 50 Гц он со-
ставляет 0,3 мА, для постоянного — 1 мА.
2. Отпускающий ток. Действие такого тока на человека допус-
тимо, если длительность его протекания не превышает 30 с. Сила
отпускающего тока: для переменного тока — 6 мА, для постоянно-
го—15 мА (неболевое значение).
3. Фибрилляционный ток, не превосходящий пороговый
рилляционный ток и действующий кратковременно — до 1 с-
274 , ¦ \' \'
По статистике электротравматизма в исходе поражения током
большое значение имеет его путь. Поражение будет более тяже-
дЫМ, если на пути тока оказываются сердце, легкие, головной и
спинной мозг.
В практике обслуживания электроустановок ток, протекаю-
щий 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 наи-
большую опасность представляют петли, проходящие через об-
ласть 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 опас-
ность поражения человека показали, что переменный ток часто-
той 50 Гц является самым неблагоприятным. При увеличении час-
тоты (выше 50 Гц) сила ощутимого и неотпускающего токов воз-
растает. Также растет сила этих токов при убывании частоты. На-
пример, установлено, что сила фибрилляционного тока при 400 Гц
примерно в 3,5 раза превышает ток при частоте 50 Гц, поэтому по-
вышение частоты тока применяют как одну из мер повышения
электробезопасности.
Условия электробезопасности зависят и от параметров окру-
жающей среды (влажность, температура, наличие токопроводя-
щей 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 при-
водит к тому, что человек практически постоянно связан с одним
полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикос-
новение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухпо-
люсному 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 сопротивле-
ния тела человека. Основным фактором, определяющим сопро-
тивление тела человека, является кожа, ее роговой наружный
сЛой, в котором нет кровеносных сосудов и который обладает
°Чень большим удельным сопротивлением (около 106 Ом • см).
Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к
18* ., 275
я
Рис. 4.9. Электрическая схема замещения сопротивления тела человека
по пути тока «рука — рука»
электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под этим слоем, как
бы образуют обкладки конденсатора емкостью С с сопротивлени-
ем изоляции гн. Поскольку гни С зависят от площади контакта
электрода (rH i , а С Т), увеличение площади контакта приводит к
уменьшению полного сопротивления наружного слоя кожи.
На участке между двумя электродами общее электрическое со-
противление тела человека состоит из сопротивления двух наруж-
ных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопро-
тивления гв остальной части тела. Опыты показали, что внутрен-
нее сопротивление тела человека можно рассматривать как чисто
активное. Таким образом, для пути тока «рука — рука» общее
электрическое сопротивление тела может быть представлено схе-
мой замещения, приведенной на рис. 4.9. Это сопротивление
включает в себя последовательное соединение двух наружных со-
противлений кожи рук и внутреннего сопротивления тела. С уве-
личением частоты тока/из-за уменьшения реактивного сопро-
тивления наружного слоя кожи Хс = — (где со — круговая часто-
гаС
та) сопротивление человека уменьшается и при больших частотах
(более 10 кГц) практически становится равным внутреннему со-
противлению гъ.
Между током, протекающим через тело человека, и вызвавшим
его напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличе-
нием напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным
образом нелинейностью электрического сопротивления тела че-
ловека. Так, при напряжении на электродах 40—45 В в наружном
слое кожи возникают значительные напряженности электриче-
ского поля, при которых полностью или частично происходит
пробой наружного слоя, что снижает полное сопротивление тела
человека. С увеличением электрического напряжения полное сО\'
276 ¦
Л„ кОм
б-
4-
2-
0 80 160 U, В
Рис. 4.10. Зависимость сопротивления тела человека от напряжения
противление тела человека уменьшается (рис. 4.10) и при напря-
жении 120—140 В падает до значения внутреннего сопротивления.
В практических расчетах по электробезопасности, с учетом наибо-
лее неблагоприятных условий, сопротивление тела человека i?,
принимают равным 1000 Ом.
При известном допустимом значении силы тока 1лоп и сопро-
тивлении тела человека Д, допустимое напряжение прикоснове-
ния составит
ипр.доп = 1до„К D.24)
На практике основное электропитание осуществляется от
трехфазной сети частотой 50 Гц напряжением 380/220 В. (В числи-
теле указывается линейное напряжение, в знаменателе — фазное:
^л = VJl/ф. Это равенство следует из векторной диаграммы напря-
жений.) Для питания некоторых устройств используют однофаз-
ные сети как переменного, так и постоянного тока с напряжением
от 5 до 380 В.
Для всех сетей наибольшую опасность представляет двухпо-
люсное прикосновение человека к токопроводящим частям. В
¦ .. 277
Рис. 4.11. Изолированная однофазная сеть:
с —схема прикосновения; 6—эквивалентная схема замещения
сети постоянного тока или однофазной сети /ч = U^R^, где
С/раб — рабочее напряжение в сети; Д, — электрическое сопротив-
ление тела человека; в трехфазной сети /ч = V3 U/^, где U— фаз-
ное напряжение сети.
Как видно из приведенных формул, сила тока, протекающего
через тело человека, зависит только от напряжения сети и сопро-
тивления человека. В этом случае единственной мерой, повышаю-
щей безопасность обслуживающего персонала, может быть пони-
жение рабочего напряжения сети.
Как показывает анализ случаев электр\'отравматизма при экс-
плуатации промышленных установок, двухполюсное касание
встречается относительно редко. Значительно чаще имеет место
однополюсное (однофазное) прикосновение в изолированных и
глухозаземленных сетях.
На рис. 4.11, а показана изолированная от земли однофазная
сеть, провода /которой касается человек; г1иг2 — соответственно
сопротивления изоляции проводов In 2сети относительно земли.
Согласно эквивалентной схеме замещения (рис. 4.11, б) пол-
ный ток
1 =
U
D.25)
На основании 1-го закона Кирхгофа получим ток, протекаю-
щий через тело человека:
-* и ~\"*
/Г,
1 _
Ur,
D.26)
+г2)+гхгг
278
1-1.
Рис. 4.12. Заземленная однофазная сеть:
а — схема прикосновения; 6 — эквивалентная схема замещения
Если г, = г2 = гизол и /ч =
+ гизол), то при случайном при-
косновении человека к токоведущим частям ток через него не дол-
жен превышать некоторого допустимого значения /
- 2Д,.
рилляция сердца, то есть беспорядочные, некоординированные
сокращения волокон сердечной мышцы, при этом сердце не в со-
стоянии гнать кровь по сосудам, происходит остановка кровооб-
ращения. Фибрилляция длится, как правило, несколько минут,
после чего следует полная остановка сердца. Процесс фибрилля-
ции 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.
Рассмотренные реакции организма на действие электрическо-
го тока позволили установить три критерия электробезопасности и
соответствующие им уровни безопасных токов.
1. Неощутимый ток, который не вызывает нарушений деятель-
ности организма и допускается для длительного (не более 10 ми-
нут в сутки) протекания через тело человека при обслуживании
электрооборудования. Для переменного тока частотой 50 Гц он со-
ставляет 0,3 мА, для постоянного — 1 мА.
2. Отпускающий ток. Действие такого тока на человека допус-
тимо, если длительность его протекания не превышает 30 с. Сила
отпускающего тока: для переменного тока — 6 мА, для постоянно-
го—15 мА (неболевое значение).
3. Фибрилляционный ток, не превосходящий пороговый
рилляционный ток и действующий кратковременно — до 1 с-
274 , ¦ \' \'
По статистике электротравматизма в исходе поражения током
большое значение имеет его путь. Поражение будет более тяже-
дЫМ, если на пути тока оказываются сердце, легкие, головной и
спинной мозг.
В практике обслуживания электроустановок ток, протекаю-
щий 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 наи-
большую опасность представляют петли, проходящие через об-
ласть 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 опас-
ность поражения человека показали, что переменный ток часто-
той 50 Гц является самым неблагоприятным. При увеличении час-
тоты (выше 50 Гц) сила ощутимого и неотпускающего токов воз-
растает. Также растет сила этих токов при убывании частоты. На-
пример, установлено, что сила фибрилляционного тока при 400 Гц
примерно в 3,5 раза превышает ток при частоте 50 Гц, поэтому по-
вышение частоты тока применяют как одну из мер повышения
электробезопасности.
Условия электробезопасности зависят и от параметров окру-
жающей среды (влажность, температура, наличие токопроводя-
щей 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 при-
водит к тому, что человек практически постоянно связан с одним
полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикос-
новение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухпо-
люсному 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 сопротивле-
ния тела человека. Основным фактором, определяющим сопро-
тивление тела человека, является кожа, ее роговой наружный
сЛой, в котором нет кровеносных сосудов и который обладает
°Чень большим удельным сопротивлением (около 106 Ом • см).
Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к
18* ., 275
я
Рис. 4.9. Электрическая схема замещения сопротивления тела человека
по пути тока «рука — рука»
электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под этим слоем, как
бы образуют обкладки конденсатора емкостью С с сопротивлени-
ем изоляции гн. Поскольку гни С зависят от площади контакта
электрода (rH i , а С Т), увеличение площади контакта приводит к
уменьшению полного сопротивления наружного слоя кожи.
На участке между двумя электродами общее электрическое со-
противление тела человека состоит из сопротивления двух наруж-
ных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопро-
тивления гв остальной части тела. Опыты показали, что внутрен-
нее сопротивление тела человека можно рассматривать как чисто
активное. Таким образом, для пути тока «рука — рука» общее
электрическое сопротивление тела может быть представлено схе-
мой замещения, приведенной на рис. 4.9. Это сопротивление
включает в себя последовательное соединение двух наружных со-
противлений кожи рук и внутреннего сопротивления тела. С уве-
личением частоты тока/из-за уменьшения реактивного сопро-
тивления наружного слоя кожи Хс = — (где со — круговая часто-
гаС
та) сопротивление человека уменьшается и при больших частотах
(более 10 кГц) практически становится равным внутреннему со-
противлению гъ.
Между током, протекающим через тело человека, и вызвавшим
его напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличе-
нием напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным
образом нелинейностью электрического сопротивления тела че-
ловека. Так, при напряжении на электродах 40—45 В в наружном
слое кожи возникают значительные напряженности электриче-
ского поля, при которых полностью или частично происходит
пробой наружного слоя, что снижает полное сопротивление тела
человека. С увеличением электрического напряжения полное сО\'
276 ¦
Л„ кОм
б-
4-
2-
0 80 160 U, В
Рис. 4.10. Зависимость сопротивления тела человека от напряжения
противление тела человека уменьшается (рис. 4.10) и при напря-
жении 120—140 В падает до значения внутреннего сопротивления.
В практических расчетах по электробезопасности, с учетом наибо-
лее неблагоприятных условий, сопротивление тела человека i?,
принимают равным 1000 Ом.
При известном допустимом значении силы тока 1лоп и сопро-
тивлении тела человека Д, допустимое напряжение прикоснове-
ния составит
ипр.доп = 1до„К D.24)
На практике основное электропитание осуществляется от
трехфазной сети частотой 50 Гц напряжением 380/220 В. (В числи-
теле указывается линейное напряжение, в знаменателе — фазное:
^л = VJl/ф. Это равенство следует из векторной диаграммы напря-
жений.) Для питания некоторых устройств используют однофаз-
ные сети как переменного, так и постоянного тока с напряжением
от 5 до 380 В.
Для всех сетей наибольшую опасность представляет двухпо-
люсное прикосновение человека к токопроводящим частям. В
¦ .. 277
Рис. 4.11. Изолированная однофазная сеть:
с —схема прикосновения; 6—эквивалентная схема замещения
сети постоянного тока или однофазной сети /ч = U^R^, где
С/раб — рабочее напряжение в сети; Д, — электрическое сопротив-
ление тела человека; в трехфазной сети /ч = V3 U/^, где U— фаз-
ное напряжение сети.
Как видно из приведенных формул, сила тока, протекающего
через тело человека, зависит только от напряжения сети и сопро-
тивления человека. В этом случае единственной мерой, повышаю-
щей безопасность обслуживающего персонала, может быть пони-
жение рабочего напряжения сети.
Как показывает анализ случаев электр\'отравматизма при экс-
плуатации промышленных установок, двухполюсное касание
встречается относительно редко. Значительно чаще имеет место
однополюсное (однофазное) прикосновение в изолированных и
глухозаземленных сетях.
На рис. 4.11, а показана изолированная от земли однофазная
сеть, провода /которой касается человек; г1иг2 — соответственно
сопротивления изоляции проводов In 2сети относительно земли.
Согласно эквивалентной схеме замещения (рис. 4.11, б) пол-
ный ток
1 =
U
D.25)
На основании 1-го закона Кирхгофа получим ток, протекаю-
щий через тело человека:
-* и ~\"*
/Г,
1 _
Ur,
D.26)
+г2)+гхгг
278
1-1.
Рис. 4.12. Заземленная однофазная сеть:
а — схема прикосновения; 6 — эквивалентная схема замещения
Если г, = г2 = гизол и /ч =
+ гизол), то при случайном при-
косновении человека к токоведущим частям ток через него не дол-
жен превышать некоторого допустимого значения /
- 2Д,.