Наш организм в вопросах электрической безопасности устроен весьма интересно:

1. с одной стороны, мы своими органами чувств никак не можеv распознать наличие близкорасположенного потенциала электрического напряжения;

2. в то же время при попадании под его действие получаем неприятные ощущения, травмы, трагические повреждения.

В таких ситуациях принято говорить, что нас бьет током. Попробуем раскрыть этот вопрос подробнее, с точки зрения электротехники. Нам потребуется учесть природу протекания тока, свойства нашего тела, накопленный предшественниками опыт несчастных случаев, сформулированный правилами безопасности.

Что такое электрический ток

Им называют упорядоченное (ориентированное определённым образом) движение мельчайших частиц, обладающих зарядами. Оно создается под влиянием приложенных внешних сил электрического поля.

Заряды бывают с положительным и отрицательным знаком. Электронам присущ только отрицательный знак. Дырки в полупроводниках обладают положительным зарядом, а ионы в газах и жидкость могут иметь оба знака. Их так и называют: анионы и катионы.

Электрический ток создается во всех средах: твердых, жидких и газообразных. Чаще всего на практике мы сталкиваемся с током, протекающим в металлах. Проснулись утром, включили свет, взяли в руки телефон, открыли холодильник, стали готовить пищу, поехали на автомобиле или троллейбусе...везде работает электричество.

Носителями зарядов в металлах выступают электроны. Они движутся, отталкиваясь от отрицательного электрода и притягиваясь к положительному.

За направление тока принято считать противоположное им движение.

В жидкостях и газах носителями электрических зарядов кроме электронов выступают ионы, а процесс их образования, например, связанный с нагревом воздушной среды, называют ионизацией.

О протекании электрического тока мы можем судить по следующим косвенным признакам:

1. происходит нагрев проводника;

2. изменяется химический состав вещества, по которому движутся заряды;

3. создается силовое поле, воздействующее на рядом протекающие токи или намагниченные предметы.

Причины поражения людей электрическим током

В составе человеческого организма имеется очень сложный набор веществ, но его можно представить несколько упрощенно.

Количество жидкости в нашем теле занимает примерно 60% от общего состава и зависит от возраста. У детей больше всего влаги в организме, а с возрастом ее количество уменьшается и доходит до 55% у пожилых людей.

Эти факты показывают, что наше тело является хорошим проводником. Когда оно оказывается между двумя разными потенциалами напряжения, то через него создается путь для протекания электрического тока в жидкости. Его величину может незначительно ограничить небольшое сопротивление кожи или одежды.

Так же необходимо учесть физиологические особенности организма. Все виды мышц сокращаются под действием сигналов, поступающих от центральной нервной системы. Для этого задействованы сложные электрохимические преобразования. Вмешательство посторонней энергии в эти процессы приводит к серьёзным повреждениям.

Посторонние электрические токи, проходящие через живой организм, нагревают органы, по которым протекают, разрушают структуру физиологических жидкостей, изменяют химический состав тканей, повреждают нервную систему.

Особую опасность создают токи, проходящие через сердце. Они могут вызвать его фибрилляцию и остановку.

Причем произойти это может при силе тока всего в 50 миллиампер или 0,05 А. Для сравнения: лампочка накаливания карманного фонарика требует нагрузку в два раза больше.

Самые опасные направления токов через сердце создаются, когда человек прикасается к разным потенциалам двумя руками или образует контакты левой рукой и правой ногой. Электрики, работающие под напряжением даже со всеми средствами электрозащитных средств, стараются исключать рабочие позы, допускающих возможность протекания тока по этим путям. (Работой правой рукой, а левую держи в кармане.)

Откуда появляется опасное для человека напряжение

В быту, да и на производстве тоже, постоянно существует два вида опасностей:

1. статическое электричество;

2. стационарная электрическая сеть, находящаяся под напряжением.

Следует учитывать, что при возникновении аварийных ситуаций на удаленных объектах, электрический ток может прийти к человеку по обводным токопроводящим каналам, например, трубопроводам, арматуре, металлоконструкциям.

Природа статического электричества

Мы постоянно дышим воздухом, находимся в его среде, состоящей из различных газов. Преобладающими носителями зарядов в нем являются положительно и отрицательно заряженные ионы. Чтобы они начали движение (стал протекать ток) необходимо обеспечить их скопление на определённых предметах и после этого создать путь для разряда опасного потенциала.

На практике такие процессы происходят очень часто даже без нашего участия вполне естественным путем. Дело в том, что практически все вещества в той или иной мере способны концентрировать заряды электричества на своей поверхности.

Общеизвестно, что расчесывание волос пластмассовыми расчёсками, как и трение эбонитовой палочкой по шерсти, электризует эти предметы или накапливает на них заряды. Эта способность физических веществ называется трибозлектрическим эффектом. Она характеризуется специальной шкалой, выдержка из которой приведена ниже.

Откуда возникают статические заряды

Как показывает такая диаграмм, ношение одежды из натурального хлопка, пользование предметами из натуральной древесины и изготовленной из нее бумаги исключает скопление электрических зарядов на теле человека. В то же время работа с кожаными, шерстяными и пластмассовыми изделиями ведет к накоплению положительного или отрицательного потенциала.

Стоит надеть зимой на ноги теплые шерстяные носки и немного походить в них по ковру или линолеуму, как на теле образуется высоковольтный положительный потенциал статического электричества. Такой же эффект обеспечит хождение в обычных комнатных тапочках с резиновой подошвой.

Зимой воздух в комнатах более сухой, а на своем теле мы носим больше одежды, вызывающей статику. Оба этих фактора способствуют увеличенному накоплению зарядов в холодной время года.

Пластиковые предметы, а это окна, различная тара, пенопластовые утеплители, собирают отрицательные заряды.

Накапливанию потенциалов зарядов способствуют:

- бетонные плиты строительных конструкций;

- повышенная сухость воздуха, характерная для многоэтажных зданий в зимний период.

При обычном состоянии покоя вещества заряды стремятся прийти в равновесие. Однако, стоит привести их в движение: перемещать, вращать, тереть поверхностями друг о друга, как начинается процесс электризации. Его также вызывают другие факторы, например:

- резкие нагревы и охлаждения предметов;

- облучения от различных электромагнитных источников энергии;

- дробление, разрезание на более мелкие части.

Во время электризации одновременно происходит два процесса: накопление и стекание зарядов. Но, первый протекает значительно быстрее и потому преобладает. За счет этого заряды скапливаются на внешней поверхности вещества, образуют довольно высокие потенциалы.

Промышленность выпускает приборы, позволяющие оценивать их величину. Контрольные замеры, проведенные специалистами, показали такие цифры:

- потенциал тела человека, походившего в шерстяных носках по ковру достиг 6 кВ;

- корпус легкового автомобиля, проехавшего по сухому асфальту, зарядился до 10 кВ;

- ремень, передающий вращение между двумя шкивами в механическом приводе, приобрел потенциал около 25 кВ.

Такие высокие величины напряжения чаще всего в обычных условиях стекают небольшими искровыми разрядами, вызывающими понижение работоспособности, пощипывания, покалывания кожи, судорожные движения конечностей. Малые токи таких разрядов объясняются небольшими мощностями источников и высоким электрическим сопротивлением воздуха.

Однако они могут спровоцировать пожар при контакте со средой из легковоспламеняющихся жидкостей и газов.

Кроме того, статические разряды представляют большую опасность для электронной аппаратуры. Они довольно часто повреждают высокочувствительные к токам полевые транзисторы, микросхемы, блоки логики. Достаточно случайно прикоснуться к ним, создав путь стекания тока, как это станет причиной повреждения дорогого оборудования.

Заряд высоковольтного потенциала, скопившийся на одежде человека, через суммарное сопротивление его тела и контактной площадки начинает стекать импульсом через структуру полупроводниковых элементов. При этом токи достигают максимальной величины в первые 10 миллисекунд, а затем они начинают постепенно снижаться.

Ток разряда подобного импульса способен не только вызвать явное повреждение электронного оборудования, когда оно полностью теряет работоспособность, но и создать скрытые дефекты, незначительно ухудшающие выходные параметры. В этом случае происходит разрегулировка точно налаженной схемы и сбой ее работы.

Приходим к выводу: необходимо избегать скопления статистических зарядов и принимать меры к уменьшению их вредного влияния.

Способы снижения токов статических разрядов

Наиболее доступным методом является повышение влажности воздуха в помещении. Она создает лучшую электрическую проводимость среды, ускоряет стекание зарядов.

Поэтому поддержание оптимальной влажности воздуха в жилых комнатах различными увлажнителями является одним из популярных методов борьбы со статикой. Самый бюджетный вариант этого метода - размещение на батареях отопления смоченных тканей, от которых происходит испарение влаги.

Снизить влияние статического электричества позволяет обработка воздуха специальным аэрозолем, содержащем в своем составе химические реагенты, улучшающие проводимость среды. Их продают флаконами с распылителями или в виде жидкостей, добавляемых в процессе стирки при полоскании белья.

Частое проветривание помещений тоже снижает сухость воздуха.

Обувь, которую мы постоянно носим на улице, часто имеет прорезиненную или пластиковую подошву. Она хорошо накапливает заряды статики при ходьбе. Устранить их влияние позволяют специальные стельки, изготовленные из природных материалов.

Однако, самый лучший результат борьбы со статическими зарядами обеспечивает правильно организованная система выравнивания потенциалов, совмещенная с контуром заземления квартиры. Она создается один раз, а работает постоянно, снимая усталость, нормализуя давление, поднимая настроение.

При ремонте электронной аппаратуры используют заземленные браслеты, комплект антистатической одежды и обуви.

Статические заряды, накапливающиеся на корпусе движущегося автомобиля, снимают специальными ремнями «антистатика», которые крепятся к кузову авто и создают цепь стекания опасного потенциала на землю.

Однако такие конструкции не отличаются высокой эффективностью, свою задачу решают частично, снимая только часть опасного заряда. Чтобы они хорошо работали необходимо повторять заземление транспортных средств, перевозящих легковоспламеняющиеся жидкости, которое создается металлическими цепями.

Поэтому ведущие производители автомобилей встраивают в машину удобные устройства, которые позволяют снимать заряд, выполняя механические действия на органах управления при открытии и закрытии дверок, повороте руля, переключении рукоятки коробки передач. Они показаны на фотографиях светло зелёным цветом.

Почему бьет током стационарная электрическая сеть

Правила электрической безопасности предусматривают все возможные случаи предотвращения поражения людей электрическим током. Их следует изучить и применять на практике.

Однако в повседневной жизни человек нарушает их по разным причинам, включая и незнание. Поэтому кратко рассмотрим основные принципы построения автоматических защит, обеспечивающих безопасность человека в бытовых условиях.

Защита автоматическими выключателями

Современные автоматы изготавливают в модульном исполнении для одновременного выполнения двух задач:

1. максимально быстрого отключения возникших токов коротких замыканий, представляющих наибольшую опасность для человека;

2. ликвидации перегрузок сети, способных повредить оборудование.

Они устраняются с выдержкой времени.

Например, если маленький ребенок возьмёт в руки два гвоздя и воткнет их в розетку, находящуюся под напряжением, то спасти его сможет только быстрая отсечка возникшего аварийного тока автоматическим выключателем.

В этом случае электрическая розетка выполняет свое прямое назначение и бьет током, а автомат спасает пострадавшего от трагического исхода.

Защита от токов утечек

Когда происходит повреждение электрической изоляции любого бытового прибора и потенциал сети попадает на его токопроводящий корпус, то создается опасная ситуация. Случайно дотронувшегося до поврежденного оборудования человека бьет током по созданной его телом цепи на контур земли.

Автоматический выключатель в большинстве таких случаев может не отработать, а защиту должно выполнить УЗО или дифавтомат, реагирующие на нарушение баланса токов в контролируемой схеме.

Защита от тока молнии

Несчастный случай, связанный с стихийно возникающими природными явлениями, может произойти в любой неблагоприятный момент времени. Защита от прямого удара молнии в здание возложена на молниеотвод, шину отвода опасного разряда и контур заземления.

Если же молния попадает в питающую дом ВЛ, то ее огромный потенциал тоже может пройти в жилище. Защита в этом случае возложена на разрядники и УЗИП. 

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber