Факторы, определяющие исход поражения электрическим током.

Исход поражения зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, характеристики тока (переменный или постоянный) пути тока в теле человека, частоты колебаний (при переменном токе). Факторы, влияющие на исход поражения, приведены на рисунке 1.

Рисунок 1– Факторы, влияющие на исход поражения током

Величина тока. Опасность воздействия электрического тока на человека оценивается по ответной реакции организма. С увеличением тока четко проявляется несколько качественно отличных ответных реакций: ощущение, судорожное сокращение мышц, неотпускание (для переменного тока), болевое ощущение (для постоянного тока), фибрилляция сердца и спазм легких.

По степени воздействия на организм человека различают: неощутимый ток, ощутимый ток, отпускающий, неотпускающий и смертельный.

Пороговые значения величины тока приведены в таблице 1.

Время воздействия электрического тока. В настоящее время общепринятым пределом опасности электрического тока считается значение 100 мА при продолжительности воздействия 3 с. Однако можно выдержать и значительно большее значение тока, если время его воздействия будет мало.

Таблица 1 – Пороговые значения величины тока, мА

Чарльз Дальциль на основании опытов с людьми представил это условие в виде формулы:

,

(1)

где I – действующее значение синусоидального тока, А;

t – время воздействия этого тока, с.

При этом предполагается, что в случае равенства вероятность поражения составляет менее 0,5 %.

Род тока, как и прочие факторы, определяет исход поражения электрическим током. Электрический ток разделяется на постоянный и непостоянный. Постоянный ток примерно в 3 – 4 раза менее опасен переменного тока частотой 50 Гц. Однако это характерно для относительно небольших напряжений до 250 – 300 В. При более высоких напряжениях опасность постоянного тока возрастает и при напряжениях 400 – 600 В практически равна опасности переменного тока частотой 50 Гц. При напряжениях более 600 В постоянный ток становится более опасен, чем переменный, особенно в момент замыкания или размыкания цепи.

Таблица 2– Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов

В таблице 2 приведены предельно допустимые уровни (ПДУ) напряжений прикосновения U_при токов I: с увеличением ПДУ напряжений и токов должно быть ограничено время их воздействия.

Электрическое сопротивление тела человека. Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково. Например, при токе частотой 50 Гц удельное объемное сопротивление, Ом o м, составляет: для сухой кожи — 3000...20000; кости (без надкостницы)— 10000...2000000; жировой ткани — 30...60; мышечной ткани — 1,5...3; крови — 1...2; спинномозговой жидкости — 0,5...0,6.

Таким образом, кожа характеризуется очень большим удельным сопротивлением, которое служит главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом.

Сопротивление тела человека R_ч колеблется в пределах от 1000 до 100 000 Ом и равно сумме двух одинаковых активных сопротивлений наружного слоя кожи R_н, в совокупности составляющих наружное сопротивление тела человека и внутреннее сопротивление тела R_B, т. е.

,

(2)

Так как внутреннее сопротивление мало, не зависит от площади электродов, частоты тока, приложенного напряжения и примерно равно 500...700 Ом, то, следовательно, полное сопротивление тела человека зависит от сопротивления наружного слоя кожи.

Сопротивление кожи, в свою очередь, снижается (иногда значительно) при повреждении ее рогового слоя; увлажнении, в том числе вследствие потовыделения; загрязнении различными веществами, в особенности токопроводящими; увеличении площади поверхности и плотности контакта, силы проходящего тока и продолжительности его действия; приложенного напряжения. Так, при напряжении 10...38 В начинается пробой верхнего рогового слоя кожи, а при напряжении 127...220 В и выше кожа почти не влияет на сопротивление тела.

Сопротивление тела человека является непостоянной величиной, зависящей от многих факторов: приложенного напряжения, состояния кожного покрова, места и площади контакта, формы токоведущей части и т. д. Сопротивление тела человека уменьшается при увеличении воздействующего напряжения. Эта функциональная зависимость описывается законом убывающей квадратичной параболы, причем при возрастании напряжения на 1В происходит уменьшение сопротивления примерно на 0,1 кОм, что весьма значительно. При напряжениях 40 – 45 В (с учетом индивидуальной чувствительности) наступает пробой кожных покровов, определяющих основное сопротивление в цепи тока через человека, после чего сопротивление тела человека практически равно сопротивлению внутренних тканей (менее 1 кОм).

Путь прохождения электрического тока. При воздействии на человека электрического тока возможны различные пути его прохождения через человека (рисунок 2).

Рисунок 2 – Характерные пути тока в теле человека (петли тока)

1 – рука – рука; 2 – правая рука – ноги; 3 – левая рука – ноги; 4 – правая рука – правая нога; 5 – правая рука – левая нога; 6 – левая рука – левая нога; 7 – левая рука – правая нога; 8 – обе руки – обе ноги; 9 – нога – нога; 10 – голова – руки; 11 – голова – ноги; 12 – голова – правая рука; 13 – голова – левая рука; 14– голова – правая нога; 15 – голова – левая нога

При движении тока через жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг – опасность их поражения резко возрастает. Если же ток проходит иными путями, то его воздействие на жизненно важные органы может быть рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, благодаря чему вероятность тяжелого исхода резко уменьшается. Характерными, обычно встречающимися в практике являются не более 15 петель, однако самые распространенные из них (6 петель) приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Характеристика наиболее распространенных путей тока в теле человека

Частота тока. До последнего времени считалось, что наиболее опасным для человека электрический ток частотой 50 – 60 Гц. Последние исследования позволили уточнить эти данные. В таблице 4 приведены значения отпускающих токов для различных частот (таблица 4).

Таблица 4 – Значения отпускающих токов для различных частот

С ростом частоты тока от 50 Гц до 15 кГц величины отпускающих токов возрастают, за исключением частоты 200 Гц, которая может рассматриваться как наиболее физиологически активная.