12.1. Варианты защиты человека от удара током
Воздействие электрического тока на человека
Рассмотрим механизм воздействия электрического тока на человека. С самого начала промышленного применения электричества ученые всего мира занимались изучением этого воздействия и его последствий. Однозначно установлено, что при воздействии электрического тока на человека наиболее уязвимым органом является сердце.
Беспорядочные сокращения мышц сердца могут возникать даже при малых значениях тока. Но результат воздействия электрического тока на организм человека зависит не только от значения тока, но и от продолжительности его протекания, пути тока через тело человека, а также, в меньшей степени, от частоты тока, формы кривой, коэффициента пульсаций и других факторов.
Для расчетной оценки опасности поражения электрическим током принято использовать в качестве критерия опасности именно ток через тело человека, а не напряжение, приложенное к нему.
Примечание. Убивает ток (людей с кардиостимуляторами и т. п. — не только ток). Любой ощутимый ток, проходящий через человека в течение достаточно длительного времени, убьет его.
В табл. 12.1 приведено примерное время допустимого воздействия электрического тока на человека в зависимости от тока и напряжения.
При напряжении до 500 В поражение постоянным током менее губительно, чем поражение переменным током той же величины.
Примечание. Считается, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты (50 Гц).
При напряжении большей величины различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются. Влияние частоты на поражающее воздействие переменного тока (для диапазона напряжений до 500 В) представлено в табл. 12.2.
Теперь приведу три определения разновидностей тока, применяемые в следующей таблице (табл. 12.3):
♦ ощутимый ток — ток, вызывающий ощутимые раздражения при прохождении через организм;
♦ неотпускающии ток — ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник (самому разжать руки невозможно);
♦ фибрилляционный ток — ток, вызывающий фибрилляцию сердца при прохождении через организм (мышцы сокращаются разрозненно и нескоординировано, вследствие чего сердце теряет способность совершать согласованные сокращения).
Для наглядности данные, приведенные в табл. 12.3, представлены в графическом виде. Влияние токов различной силы на организм человека представлен на рис. 12.1.
Рис. 9.1. Влияние токов различной силы на организм человека
Как защитить человека от смертельного поражения электрическим током?
Организационные меры:
♦ обеспечение недоступности для человека токоведущих частей электрооборудования;
♦ снижение величины тока через тело человека до безопасного значения;
♦ ограничение времени воздействия электрического тока на организм человека.
Разработаны и технические меры защиты от поражения электрическим током:
♦ применение низких напряжений;
♦ защитное разделение сетей;
♦ контроль, профилактика изоляции, обнаружение ее повреждений, защита от замыканий на землю;
♦ компенсация емкостных токов утечки;
♦ защитное заземление;
♦ защитное зануление;
♦ защитное отключение;
♦ система уравнивания потенциалов;
♦ двойная изоляция, изолирование рабочего места;
♦ грозозащита.
Защитное отключение — одно из наиболее эффективных электрозащитных средств. Должна быть обеспечена защита человека от поражения в двух наиболее вероятных и опасных случаях:
♦ при прямом прикосновении к токоведущим частям электрооборудования;
♦ при косвенном прикосновении.
Под косвенным прикосновением понимается прикосновение человека к открытым проводящим частям электроприбора, на которых в исправном состоянии отсутствует электрический потенциал, но при каких-либо неисправностях, вызвавших нарушение изоляции или ее пробой на корпус, на этих частях возможно появление опасного для жизни человека потенциала.
Для защиты от прямого прикосновения служат меры, предотвращающие прикосновение к токоведущим частям:
♦ изоляция токоведущих частей;
♦ применение ограждений и оболочек;
♦ установка барьеров;
♦ размещение вне зоны досягаемости.
Дополнительная защита от электропоражения при прямом прикосновении достигается путем применения устройств защитного отключения.
УЗО является превентивным электрозащитным устройством и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S) обеспечивает высокий уровень электробезопасности при эксплуатации электроприборов.
Почему важна электрическая защита
Когда профессору Сергею Петровичу Капице задали вопрос, без какого достижения современной цивилизации он не представляет себе жизни, последовал ответ: «Без электричества». Это великое благо для человечества, но благо достаточно опасное.
Его использование во всех областях деятельности человека, резкое увеличение количества электроприборов в быту и на производстве естественным образом повлекли за собой повышение опасности поражения человека электрическим током. Поэтому не удивительно, что вслед за расширением использования электрической энергии в промышленности и быту развивалась и система обеспечения электробезопасности или электрической защиты.
Электрическая защита необходима для того, чтобы безопасно эксплуатировать домашнюю электросеть, не допуская поражения человека электрическим током, возгораний, повреждение электротехники грозовыми разрядами. В общем, электрическая защита — понятие комплексное. Задача защитных устройств — отключить напряжение в кратчайший срок при нарушении параметров сети. Какие устройства для этого применяются?
Для защиты человека от смертельного исхода при прикосновении к корпусу неисправного электроприбора служит УЗО, которое подробно будет рассмотрено далее в этой главе.