Какое напряжение можно считать безопасным для человека

Выполнять те или иные работы с электроустановками или бытовыми электроприборами приходится не только профессиональным электрикам, но и людям не связанных с электричеством профессий. Всем им приходится считаться с возможной опасностью работающего электрооборудования, поэтому неизбежен вопрос, какое напряжение можно считать полностью безопасным.

Напряжение в сети

Воздействие электрического напряжения на тело человека

Человеческое тело проводит электрический ток и, обладая определенным электрическим сопротивлением, в результате нагревается. В период нервного торможения, вызванного электрическим ударом, дыхание и кровообращение прекращаются, что приводит к поражениям, которые могут оказаться необратимыми, если не провести немедленную реанимацию. Эффект вызывается не только силой тока, но и временем контакта или прохождения тока по телу.

К числу опасных для жизни факторов воздействия электрического тока на организм относятся:

• сила тока;
• электрическое напряжение;
• частота;
• электрическое сопротивление;
• реактивность организма;
• время электрического контакта;
• пути токопрохождения через организм;
• отсутствие средств индивидуальной защиты;
• отсутствие средств коллективной защиты.

Следует отметить, что для поражения электрическим током необходимо наличие двух условий:

• существование замкнутой электрической цепи;
• существование на концах цепи разности потенциалов, что вызывает протекание по цепи электрического тока.

Перечень опасностей, связанных с электрическим током:

• поражение опасным для жизни или здоровья электрическим током вследствие прямого электрического контакта или косвенного контакта (например, со случайно оказавшейся под напряжением землей);
• ожог электрическим током или возникшей электрической дугой;
• травмирование при падении, вызванном электрическим током или возникшей электрической дугой;
• травмирование или ожог вследствие вызванного электричеством пожара или взрыва.

Опасность электротока

Поражает сила тока, а не напряжение

Напряжение совместно с полным сопротивлением цепи определяет силу проходящего через тело человека результирующего тока. Наиболее весомыми факторами для оценки тяжести и/или степени травматичности человека является значение силы тока, а не величина напряжения, как иногда ошибочно считается.

Через пораженного человека проходит ток, сила которого определяет тяжесть причиняемых им травм, и она зависит от полного сопротивления цепи R_общ. Эту цепь обычно можно представить как последовательное соединение нескольких элементов: сопротивление электрического контакта на входе тока R₁ (например, через руку), сопротивление человеческого тела R₂ и сопротивление контакта выхода R₃ (например, обуви).

Применяя закон Ома, можно написать:

Формула Ома

Из выражения следует, что чем больше общее сопротивление, тем меньше сила тока при одинаковом напряжении, и чем меньше сопротивление контакта человека с землей, тем больший через тело проходит ток.

Типы электрического контакта человека с источником электрической опасности

У человека с источником электрической опасности может быть два вида контакта: прямой и косвенный. Прямой электрический контакт — это контакт с активными (находящимися под напряжением) частями установки или оборудования. Форма прямого контакта может быть в виде касания двух проводников или активного проводника и контакта с землей.

Косвенный электрический контакт — это контакт с некоторой массой, случайно оказавшейся под напряжением. Под массой понимается совокупность металлических частей аппарата или установки.

Виды прикосновений

Электрический контакт может возникнуть вследствие:

• нарушения внутренней изоляции;
• какого-либо внешнего повреждения;
• инверсии проводника защитного заземления с активным проводником (во время ремонта);
• замыкания между защитным проводником и активным проводником.

Для защиты людей от прямого контакта на активные части оборудования необходимо устанавливать препятствия с соответствующей степенью защиты, покрывать токоведущие части оборудования подходящим изолятором, способным сохранять свои свойства на протяжении длительного времени и ограничивающим ток до значения 1 мА, а также удалять токоведущие части от установки на расстояние, исключающее возможность случайного прикосновения к ним.

Дополнительно, в цепи питания оборудования устанавливаются автоматические отключающие устройства, способные сработать при утечке тока менее 0.03 ампера. Эта дополнительная мера никак не должна заменять предыдущие.

Устройство защитного отключения

Защитой от косвенного электрического контакта является непосредственное заземление или нейтрализация оборудования. Можно разделить источник энергии и питаемую цепь специальным трансформатором.

Разделительный трансформатор

Воздействие тока различной силы на организм человека

Определяющим фактором опасности является сила электрического тока, который может протекать через тело человека, и продолжительность его воздействия. Ниже в таблице приведены ощущения, возникающие при действии на человека тока определенной силы, и его результирующее воздействие.

Ощущения, возникающие при действии электротока

Сопротивление тела человека

Сопротивление, оказываемое прохождению тока, зависит от органов тела, через которые ток проходит. В жаркие и влажные дни сопротивление организма снижается. Оно изменяется в зависимости от приложенного напряжения и в среднем составляет:

• 10000 Ом при приложении 24 В.
• 3000 Ом при приложении 65 В.
• 2000 Ом при приложении 150 В.
• 1500 Ом при приложении 220 В.

При расчетах электробезопасности сопротивление человеческого тела принимается равным 1000 Ом.

Сопротивление тела человека

Величина безопасного напряжения

Безопасным напряжением для жизни человека считается то, которое достаточно долго может воздействовать на тело и не представлять для него опасности. Приведенные выше данные позволяют рассчитать величину такого напряжения.

Если ток до 10 мА является относительно безопасным (согласно данным таблицы выше еще не наступает шоковое состояние и не теряется контроль над мышцами), а сопротивление человеческого тела 2500 Ом, то не представляющее угрозы напряжение для человека составит 0.01*2500 = 25 Вольт.

Существующие классификации учитывают значения признаваемых относительно безопасными напряжений. По правилам устройства электроустановок (ПУЭ), они делятся на 2 группы: на электроустановки напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ. В отдельную группу выделяется электрооборудование с малым (до 42 В) напряжением. Это напряжение, согласно нормативным документам, считается безопасным при использовании переменного тока. Что касается постоянного тока, то безопасное для человека напряжение — это 110 В и более низкое.

Напряжение в квартирных электрических розетках составляет 220 В, т. е. ниже 1 кВ. В подвальных помещениях, где возможна высокая влажность, лампочки освещения и электроинструменты питаются напряжением 36 В, т. е. не выше 42 В, которое считается малым. При работе с таким напряжением, даже если корпус электроинструмента не заземлен, человек не пострадает при случайном контакте с находящимся под напряжением проводником.

Видео по теме