Jaký proud je považován za přijatelný pro lidské tělo

V běžném životě i v práci se setkáváme s různými elektrospotřebiči a elektroinstalacemi. Dodržováním pravidel elektrické bezpečnosti a znalostmi v této oblasti můžete snížit pravděpodobnost, že budete vystaveni nebezpečnému elektrickému proudu a napětí.

Tato problematika spojuje inženýrské a lékařské znalosti, jejichž využití v kombinaci zvýší výsledek ve snížení úrovně úrazů elektrickým proudem doma i v práci.

Vliv elektrického proudu na lidský organismus

Proud je na rozdíl od jiných nebezpečných médií bezbarvý, bez zápachu a neviditelný.

Elektrický proud má na lidské tělo následující typy účinků: tepelné, elektrolytické, biologické. Podívejme se na každý z těchto dopadů podrobněji.

Tepelný efekt spočívá v popálení oblastí těla, zahřívání cév a nervových zakončení. Tento typ akce se také nazývá tepelný. Protože tepelná energie získaná z elektrické energie vytváří popáleniny.

Elektrolytická expozice vede k rozkladu krve a dalších tekutin v těle prostřednictvím procesu elektrolýzy, což způsobuje poruchy ve fyzikálně-chemickém složení těchto tekutin. Podstata poškození spočívá na molekulární úrovni – zahušťování krve, změny v náboji bílkovin, tvorba páry a plynů v těle.

Biologický účinek elektrického proudu na tělo je doprovázen podrážděním a excitací orgánů. To způsobuje křeče a kontrakce.

V případě srdce a plic může být tento účinek smrtelný v důsledku zástavy dýchání a srdečních funkcí.

Biologické účinky způsobují mechanické poškození lidských orgánů a kloubů. Mechanické poškození může způsobit i pád osoby z výšky vlivem elektrického proudu.

Nebezpečný, bezpečný a smrtící proud pro člověka

Jakékoli množství proudu nelze považovat za bezpečné pro člověka. Existuje pouze více či méně nebezpečné množství elektrického proudu. Každý člověk má vnitřní odpor, jehož hodnotu ovlivňuje mnoho faktorů (tloušťka kůže, vlhkost místnosti a lidského těla, dráha toku proudu).

Nejnebezpečnější cesta toku proudu je směr noha-hlava, paže-hlava, protože v tomto případě cesta prochází srdcem, mozkem a dýchacími orgány. Velké množství proudu může způsobit zástavu srdce a dýchání. Tyto důvody jsou nejpravděpodobnějšími příčinami smrti při protékání elektrického proudu.

Předpokládá se, že stejnosměrný proud je bezpečnější než střídavý proud v sítích do 500V. Nad 500 voltů se zvyšuje nebezpečí stejnosměrného proudu.

Frekvence sítě ovlivňuje závažnost úrazu elektrickým proudem. Průmyslová frekvence 50 Hz je nebezpečnější než frekvence 500 Hz. Při vysokých frekvencích je pozorován tzv. „efekt kůže“, kdy proud neprochází celým vodičem, ale pouze po jeho povrchu. To znamená, že vnitřní orgány nejsou přímo ovlivněny.

Stupeň nebezpečí vystavení osobě proudu je také ovlivněn dobou, po kterou je osoba proudu vystavena. Zde je vztah lineární – čím déle, tím více destrukce a nepříznivých následků.

Nebezpečné současné hodnoty pro lidi

Zde jsou prahové hodnoty střídavého a stejnosměrného proudu a možné reakce těla na tyto účinky:

Síla proudu, mA	AC 50-60 Hz	DC
0,6-1,5	Začátek pocitu je mírné svědění, brnění kůže	Necítil
2-3	Pocit proudu se šíří do zápěstí, lehce svírá ruku	Necítil
5-7	Bolest, křeče v rukou	Svědění. Pocit oteplení
8-10	Je to obtížné, ale stále můžete odtrhnout ruce od elektrod. Silná bolest v pažích a křeče.	Zvýšené zahřívání
20-25	Ruce jsou okamžitě paralyzovány, není možné je odtrhnout od elektrod. Velmi silná bolest v pažích a na hrudi. Dýchání se stává obtížným.	Ještě větší nárůst zahřívání, mírné stažení svalů paží.
50-80	Dýchání je paralyzováno Počátek chvění srdečních komor.	Silný pocit zahřívání. Kontrakce svalů paží. Křeče. Obtížné dýchání.
90-100	Respirační paralýza a fibrilace po 1-3 sekundách	Respirační paralýza

Typy zranění při průchodu proudu člověkem

Když proud prochází lidským tělem, může způsobit zranění elektrickým proudem nebo šoky.

Elektrický šok zahrnuje proud stimulující tkáně těla, což způsobuje jejich kontrakci a křeče. Existují 4 skupiny elektrických šoků: křeče, křeče se ztrátou vědomí, ztráta vědomí s poruchou dýchání a srdeční funkce, klinická smrt.

Při úrazu elektrickým proudem způsobuje proud přímé poškození lidských tkání a orgánů. Mohou zahrnovat elektrické popáleniny, metalizaci kůže, elektrické stopy a mechanické poškození.

Elektrické popáleniny mohou být elektrické nebo obloukové. Účinek elektrického popálení je spojen s průchodem proudu lidským tělem. Mezi osobou a vysokonapěťovým elektrickým vodičem dochází k popálení obloukem v důsledku vzniku oblouku mezi nimi. Teplota oblouku může dosáhnout tisíců stupňů Celsia. Takové popálení je mnohem nebezpečnější a může být navíc doprovázeno požárem oděvu oběti.

K metalizaci kůže dochází, když se částice kovu dostanou do kůže vlivem proudu, a zvýší se vodivost kůže, což zvyšuje riziko poranění.

Elektrické značky jsou místa, kterými proud vstupuje a vystupuje do lidského těla. Nejčastěji se vyskytuje na nohou a pažích.

V každém případě byste se měli snažit vyvarovat dotyku živých částí vodivými předměty (rybaření pod elektrickým vedením, přenášení žebříku v blízkosti napěťových tyčí), nepoužívat dráty a kabely s oslabenou izolací a dodržovat bezpečnostní pravidla při pobytu a práci v elektroinstalacích. Dbejte na zdraví své a své rodiny.

Nebezpečný proud pro člověka je proud, který může způsobit vážné poškození orgánů a systémů a také smrt.

Podle Světové zdravotnické organizace nastává smrt, když je člověk vystaven působení střídavého proudu o napětí 220 V a síle 50-100 mA po dobu 0,1-3 sekund.

Stejnosměrný proud je nebezpečnější než střídavý, protože způsobuje silné svalové křeče, což ztěžuje oddělení od zdroje proudu. Při stejnosměrném proudu 110 V je smrtelná dávka 300-500 mA.

Co určuje velikost nebezpečného proudu pro člověka?

Elektrický proud může být pro člověka nebezpečný z různých důvodů:

• Za prvé, proud může způsobit popáleniny kůže, svalů nebo vnitřních orgánů.
• Za druhé, proud může narušit srdce nebo nervový systém, což vede k fibrilaci, paralýze nebo ztrátě vědomí.
• Za třetí, proud může způsobit pád z výšky nebo úder do ostrých předmětů, pokud člověk drží v rukou drát pod proudem.

Velikost proudu, při kterém hrozí ohrožení života, závisí na řadě faktorů, jako jsou: napětí zdroje proudu, odpor lidského těla, délka a frekvence vystavení proudu, dráha proudění. proud tělem, individuální citlivost člověka na elektrický proud.

Obecně platí, že proudy menší než 1 miliampér (mA) jsou pro člověka považovány za neškodné, ale proudy větší než 100 mA mohou být smrtelné.

Napětí také ovlivňuje nebezpečí proudu: čím vyšší napětí, tím větší síla proudu při stejném odporu těla.

Délka expozice určuje stupeň poškození tkání a orgánů: čím déle je člověk vystaven proudu, tím větší je riziko komplikací.

Dráha proudu tělem závisí na bodech kontaktu s drátem a uzemnění: nejnebezpečnější jsou cesty přes hlavu, srdce nebo plíce.

Individuální citlivost na proud se může lišit v závislosti na věku, pohlaví, zdravotním stavu a dalších faktorech.

Hlavním faktorem určujícím výsledek elektrického šoku je síla proudu procházejícího lidským tělem.

Napětí aplikované na lidské tělo také ovlivňuje výsledek zranění, ale pouze potud, pokud určuje hodnotu proudu procházejícího osobou.

Lze rozlišit následující prahové hodnoty proudu:

• Rozumný proud – elektrický proud, který při průchodu lidským tělem způsobuje znatelné podráždění. Střídavý proud o síle 0,6 – 1,5 mA a stejnosměrný proud o síle 5 – 7 mA. Uvedené hodnoty jsou prahové vnímatelné proudy jimi začíná oblast vnímatelných proudů.
• Nespouštěcí proud – elektrický proud, který při průchodu člověkem vyvolává neodolatelné křečovité stahy svalů paže, ve které je sevřen vodič. Prahový nespouštěcí proud je 10 – 15 mA AC a 50 – 60 mA DC. Při takovém proudu už člověk nemůže samostatně otevřít ruku, ve které je sevřena část s proudem, a ocitne se k ní jakoby připoutaný.
• Fibrilační proud – elektrický proud, který při průchodu tělem způsobuje srdeční fibrilaci. Prahový fibrilační proud je 100 mA AC a 300 mA DC s dobou trvání 1 – 2 s podél cesty paže-paže nebo paže-noha. Fibrilační proud může dosáhnout 5 A. Proud větší než 5 A nezpůsobuje srdeční fibrilaci. Při takových proudech dochází k okamžité zástavě srdce.

Prahové (nejmenší) hodnoty hmatatelných, neuvolňovacích a fibrilačních proudů jsou náhodné veličiny, jejichž normalizované hodnoty jsou určeny distribučním zákonem a jeho parametry. Číselné hodnoty proudů odpovídají určité pravděpodobnosti výskytu dané biologické reakce.

Prahový vnímatelný proud – nejmenší proudová hodnota, která způsobuje znatelné podráždění při průchodu lidským tělem.

Prahový nespouštěcí proud – nejmenší hodnota proudu, která při průchodu člověkem vyvolá křečovité stahy svalů paže, ve které je sevřen vodič.

Prahový fibrilační proud – nejmenší proudová hodnota, která způsobí fibrilaci srdeční tkáně při průchodu lidským tělem.

Proudy přípustné pro člověka se posuzují podle tří kritérií elektrické bezpečnosti.

Prvním kritériem je rozumný proud. Prvním kritériem pro střídavý proud o frekvenci 50 Hz je proud, který nezpůsobuje poruchy ve fungování těla. Přípustná doba trvání takového toku proudu osobou není delší než 10 minut.

Druhé kritérium – neuvolňovací proud. Jako druhé kritérium pro elektrickou bezpečnost má proud procházející osobou pravděpodobnost uvolnění 99,5 %. Doba vystavení takovému proudu je omezena ochrannou reakcí samotné osoby.

Třetím kritériem je fibrilační proud. Jedná se o proud průmyslové frekvence, který při delší expozici 1 – 3 s nezpůsobí fibrilaci srdce u osoby vážící 50 kg, s určitou rezervou se odebírá 50 mA.

Velikost proudu má tedy významný vliv na míru poranění člověka. Při stejné délce toku proudu člověkem se povaha účinku výrazně mění od vjemu (0,6 – 1,6 mA) k neuvolnění (6 – 24 mA) a srdeční fibrilaci (více než 50 mA).

Doba trvání elektrického proudu. Délka průchodu proudu lidským tělem má významný vliv na výsledek úrazu. Dlouhodobé vystavení proudu vede k těžkým a někdy smrtelným zraněním.

Při krátkodobé expozici (0,1 – 0,5 s) proud cca 100 mA nezpůsobí srdeční fibrilaci. Pokud zvýšíte dobu expozice na 1 s, pak stejný proud může vést ke smrti.

S klesající dobou expozice se hodnoty proudů přípustné pro člověka výrazně zvyšují. Při změně doby expozice z 1 na 0,1 s se tedy přípustný proud zvýší přibližně 16krát.

Kromě toho zkrácení doby vystavení elektrickému proudu snižuje riziko poranění osoby na základě určitých vlastností srdce.

Délka jedné periody srdečního cyklu je 0,75 – 0,85 s. V každém srdečním cyklu nastává období systoly, kdy se srdeční komory stahují (vrchol QRS) a tlačí krev do arteriálních cév. Fáze T odpovídá konci komorové kontrakce a dostávají se do uvolněného stavu.

Během diastoly se komory plní krví. Fáze P odpovídá kontrakci síní. Bylo zjištěno, že srdce je nejcitlivější na účinky elektrického proudu během T fáze srdečního cyklu.

Aby došlo k srdeční fibrilaci, musí se doba působení proudu shodovat s fází T, jejíž trvání je 0,15 – 0,2 s.

Se zkrácením doby vystavení elektrickému proudu se pravděpodobnost takové náhody snižuje, a proto se snižuje riziko srdeční fibrilace.

Pokud se doba průchodu proudu osobou neshoduje s fází T, proudy výrazně překračující prahové hodnoty nezpůsobí srdeční fibrilaci.

Vliv délky průchodu proudu lidským tělem na výsledek úrazu lze posoudit empirickým vzorcem

kde Ih je proud procházející lidským tělem, mA; t – doba průchodu proudu, s.

Tento vzorec je platný během 0,1 – 1,0 s. Používá se k určení maximálních přípustných proudů procházejících osobou podél cesty „paže-nohy“, které jsou nezbytné pro výpočet ochranných zařízení.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře