С учетом сказанного, сопротивление тела постоянному току будет
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
При эксплуатации различных электроустановок возможно прикосновение человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В этом случае через тело человека будет протекать ток /ч (мА), величина которого зависит от напряжения прикосновения и электрического сопротивления тела
,
где Uп — напряжение прикосновения — напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, В;
Z — электрическое сопротивление тела, кОм. Ток может вызвать различные физиологические реакции организма [1]. В табл. 1 показано воздействие, которое вызывает постоянный ток и переменные токи промышленной частоты [2].
Таблица 1
| Ток, проходящий через тело человека Iч, мА | Характер воздействия | |
| Переменный ток, f=50-60 Гц | Постоянный ток | |
| 0,5-1,5 | Появление ощущения тока | Не ощущается |
| 5-7 | Судороги в руках | Ощущение нагрева |
| 8-10 | Сильные боли в руках | Усиление нагрева в зоне контакта |
| 20-25 | Паралич рук, сильные боли, дыхание затруднено | Усиление нагрева, начало сокращения мышц рук |
| 50-80 | Остановка дыхания, фибрилляция сердца | Сильный нагрев, судороги и затруднение дыхания |
В зависимости от характера воздействия установлена следующая классификация токов:
1.Электрический ток, вызывающий ощутимые раздражения — ощутимый ток. Наименьшее значение этого тока принято называть пороговым ощутимым током.
2.Электрический ток, вызывающий при протекании непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, зажимающих проводник, - неотпускающий ток; наименьшее значение — пороговый неотпускающий ток.
3.Электрический ток, вызывающий фибрилляцию сердца, называют фибрилляционным током. Наименьшее значение фибрилляционного тока — пороговый фибрилляционный ток.
В общем случае характер воздействия и исход поражения зависят от величины тока, пути протекания, длительности воздействия, рода тока (постоянный или переменный) частоты и других факторов.
Следует заметить, что на теле человека имеются участки, например, тыльная часть кисти, шея, плечи и другие, которые обладают особой чувствительностью к току и обуславливают повышенную опасность поражения при обслуживании электроустановок [4].
Таким образом, чтобы своевременно установить опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током и предусмотреть соответствующие мероприятия и средства электробезопасности, необходимо знать величину электрического сопротивления на пути протекания тока.
В случае прикосновения к двум электродам, находящимся под напряжением, т. е. при двухполюсном прикосновении, сопротивление тела человека будет определяться проводимостью наружных слоев кожи и сопротивлением внутренних подкожных тканей.
Наружный роговой слой кожи состоит из омертвевших клеток и является пластом неживой ткани, имеющей толщину от 0,05 до 0,2 мм и покрывающей тело. Этот слой лишен кровеносных сосудов и нервов, плохо проводит тепло и электрический ток — в сухом и чистом состоянии его удельное омическое сопротивление достигает 107—108 Ом-см. Вещество, обладающее таким высоким удельным сопротивлением, можно рассматривать как диэлектрик, важнейшими характеристиками которого являются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность. Этот диэлектрик обуславливает наличие емкостной составляющей в полном сопротивлении наружного слоя кожи.
Внутренний слой кожи и внутренние подкожные ткани содержат кровеносные сосуды, нервные узлы, периферические нервы, обладают хорошей активной проводимостью и образуют внутреннее сопротивление гп. Место контакта электрода с телом человека (рис. 1) можно упрощенно представить в виде схемы замещения, изображенной на рис. 2.
Очевидно, переменный ток в наружном слое кожи протекает как через активное сопротивление наружного слоя, кожи гн, так и через емкость образовавшегося конденсатора С (см. рис. 2).
|
Рис. 1. Схема контакта электрода
с телом человека
1.Электрод.
2.Наружным слой кожи.
3.Внутренняя область кожи
|
Рис. 2. Упрошенная электрическая схема наружного слоя кожи
rн — активное сопротивление наружного слоя кожи,
С — емкость конденсатора, образовавшегося между поверхностью электрода и внутренними тканями.
(см. рис. 2).
Полное сопротивление тела человека, прикоснувшегося к электродам, например руками, упрощенно можно представить электрической схемой, приведенной на рис. 3.
В случае симметричного прикосновения к электродам (поверхности контактов одинаковы) полное сопротивление тела на частоте f может быть выражено
 |
Рис. 3. Электрическая схема сопротивления тела человека (путь тока: рука — рука)
Рассмотрим возможности экспериментального определения основных параметров сопротивления тела человека Z, гэ,
rH, Zн, C.
Для измерения внутреннего сопротивления г„ можно использовать токи высокой частоты. Действительно, с возрастанием частоты тока (3) проводимость конденсатора увеличивается, а значит емкостное сопротивление уменьшается. Тогда при достаточно высоких значениях частоты, например, /п = 20000 Гц, полное сопротивление наружного слоя кожи Z,,, согласно (4), можно принять равным нулю, а полное сопротивление тела человека Z(/J равным внутреннему, т. е.
гВ = Z(fП)
при fп»20000 Гц.
Поскольку величина внутреннего сопротивления является активной и, следовательно, независимой от частоты тока, то полученное значение гВ можно использовать для определения сопротивления наружного слоя кожи. Полное сопротивление наружного слоя кожи на заданной частоте f
.
Активное сопротивление наружного слоя кожи rН можно определить, используя результаты измерений Z при токах низкой частоты. При понижении частоты тока проводимость конденсатора уменьшается, а емкостное сопротивление возрастает. Поэтому на достаточно низкой частоте (f » 0) полное сопротивление наружного слоя кожи можно приблизительно принять равным активному сопротивлению rН.
С учетом сказанного, сопротивление тела постоянному току будет
Z(о) = 2rН+гВ
откуда
где Z(0) — полное сопротивление тела постоянному току, кОм.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ