Pro člověka nebezpečný proud – velikost proudu, která ovlivňuje míru poranění člověka

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