Установлено что для человека более опасен переменный ток частотой
Что опаснее — переменный или постоянный ток
Опубликовано 08.12.2020 · Обновлено 08.12.2020
Что опаснее — переменный или постоянный ток и почему?
Существует немало достоверной информации, которая указывает на то, что переменный ток намного опаснее, чем постоянный ток. Даже сам Томас Эдисон приводил в качестве основного аргумента против системы переменного тока, его большую опасность для человека.
Всё это, правда, хотя во многом и зависит от того, какую частоту и силу имеет ток. Только зная эти параметры можно смело утверждать, какую опасность он несёт. Так, например, напряжение в 48 вольт, при низкой частоте переменного тока, уже оказывается опасным для человека.
Чем переменный ток отличается от постоянного тока
Основное отличие переменного тока от постоянного тока заключается в направленных движениях заряженных частиц. У переменного тока поток электронов нестабилен, он постоянно колеблется с частотой в пределах 50 герц. Таким образом, образуется волнистая синусоида, как на картинках, в то время как у постоянного тока синусоида прямая.
Постоянный ток не имеет частоты, а поток электрода направлен строго по прямой линии. Поэтому основное отличие переменного тока от постоянного, это отсутствие частоты колебания электронов. При этом каждый электрон протекает строго в одном направлении, от минуса к плюсу.
Все это накладывает определённые ограничения на использование переменного и постоянного тока. Но именно низкочастотный переменный ток и поступает к нам в квартиры от трансформаторных подстанций, что связано со многими нюансами.
Во-первых, переменный ток низкой частоты легко преобразовать. Во-вторых, при передаче переменного тока на большие расстояния потерь энергии возникает намного меньше.
Что опаснее — переменный или постоянный ток
Из всего вышесказанного становится ясно, что переменный ток намного опасней постоянного. Наверняка все знают об уникальном эксперименте, когда Никола Тесла пропускал через свое тело напряжение свыше 100 тысяч вольт. Так вот, это был постоянный ток.
Что же касается переменного тока, то он намного опасней постоянного, при частоте от 10 Гц. Все что выше несёт еще большую опасность для человека. При этом постоянный ток в несколько раз безопасней переменного тока.
Опасность возрастает и в зависимости от величины напряжения. Так, например, переменный ток с напряжением до 400 Вольт, опасней постоянного с таким же самым напряжением. В то же время при диапазоне напряжений от 400 до 600 Вольт, оба тока, как переменный, так и постоянный ток, несут одинаковую угрозу для человека.
Ну и последнее, пожалуй, самое важно во всем этом, это сила тока. Именно от силы тока зависит многое. Безопасной силой тока для человека при переменном напряжении считается значение тока в 10 мА. При постоянном токе 50 мА. Даже сравнивая данные показатели по амперажу, становится понятно, что и здесь переменный ток намного опаснее постоянного тока.
Установлено что для человека более опасен переменный ток частотой
5.2. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током
Параметры, определяющие тяжесть поражения электрическим током, зависят от ряда факторов (рис. 5.2), основными из которых являются: величина электрического тока, протекающего через тело человека, длительность его воздействия на организм; величина напряжения, воздействующего на организм; род и частота тока; путь протекания тока в теле человека; электрическое сопротивление тела человека; психофизиологическое состояние организма, его индивидуальные свойства; состояние и характеристика окружающей среды (температура воздуха, влажность, загазованность, запыленность) и др.
Сила тока выражается следующим образом:
где U – напряжение электрического поля, В; R – сопротивление электрической цепи, Ом. Протекающий через организм переменный ток промышленной частоты (50 Гц) человек начинает ощущать с малых значений, с увеличением силы тока растет его отрицательное действие на организм:
Рис. 5.2. Параметры, определяющие тяжесть поражения электрическим током
• 0,6-1,5 мА вызывается зуд и легкое пощипывание кожи (пороговый, ощутимый ток);
• 2-3 мА – наблюдается сильное дрожание пальцев рук;
• 5-7 мА – фиксируются судороги и болевые ощущения в руках;
• 8-10 мА – резкая боль охватывает всю руку и сопровождается судорожными сокращениями мышц кисти и предплечья;
• 10-15 мА – судороги мышц руки становятся настолько сильными, что человек не может их преодолеть и освободиться от проводника тока (пороговый неотпускающий ток);
• 20-25 мА – происходят нарушения в работе легких и сердца, при длительном воздействии такого тока может произойти остановка сердца и прекращение дыхания;
• более 100 мА – протекание тока в течение секунды и более через человека вызывает фибрилляцию сердца (пороговый фибрилляционный ток);
• более 500 мА вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.
Сила тока зависит от напряжения, воздействующего на человека, и сопротивления тела. Чем выше напряжение и меньше сопротивление, тем больше сила тока, проходящая через тело человека.
Наиболее опасными считаются пути прохождения тока через жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг), т.е. голова – рука, голова – ноги, рука – рука, руки – ноги. Возможные пути протекания тока через тело человека показаны на рис. 5.3.
Рис. 5.3 Возможные пути протекания тока через тело человека
Частота тока. Наиболее опасен ток промышленной частоты – 50 Гц. Постоянный ток и ток больших частот менее опасен, и пороговые значения для него больше. При протекании тока по пути «рука – рука» или «рука – ноги» пороговые значения силы тока приведены в табл. 5.1.
Пороговые значения силы тока
Пороговый ощутимый ток, мА
Пороговый неотпускающий ток, мА
Переменный ток частотой 50 Гц
Ток, проходящий по пути «нога – нога», часто возникающий при шаговом напряжении, не воздействует на сердце и легкие, но влияет на них рефлекторно, и при определенной силе и длительности способен привести к тяжелому исходу. Кроме того, он может вызвать судороги ног, падение человека и образование более опасного пути (руки – ноги) с большим шаговым напряжением, так как длина тела больше ширины шага.
При напряжении до 500 В более опасен переменный ток. Это подтверждается тем, что одинаковые с постоянным током воздействия на организм человека он вызывает при силе тока в 4-5 раз меньшей.
При напряжении свыше 500 В более опасен постоянный ток.
С увеличением длительности воздействия тока растет вероятность тяжелого или смертельного исхода. Наиболее опасная продолжительность действия тока 1 с и более, т.е. не менее периода сердечного цикла (0,75-1 с).
Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов и неодинакова в различных ситуациях. Известны случаи гибели людей от слабых токов при напряжении 12 В и благополучного исхода при действии напряжением 1000 В и более. Это зависит от состояния нервной системы, физического развития человека. Для женщин, например, пороговые значения силы тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.
Главным определяющим фактором является сила тока.
Электрическое сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех участков, составляющих цепь (проводников, пола, обуви и др.); в общее электрическое сопротивление входит и сопротивление тела человека.
Электрическое сопротивление изоляции проводников тока, если она не повреждена, составляет, как правило, 100 кОм и более.
Электрическое сопротивление обуви и основания (пола) зависит от материала, из которого сделано основание и подошва обуви, и их состояния – сухие или мокрые. Например, сухая подошва из кожи имеет сопротивление примерно 100 кОм, влажная подошва – 0,5 кОм; из резины – соответственно 500 и 1,5 кОм. Сухой асфальтовый пол имеет сопротивление около 2000 кОм, мокрый – 0,8 кОм; бетонный – соответственно 2000 и 0,1 кОм; деревянный – 30 и 0,3 кОм; земляной – 20 и 0,3 кОм; из керамической плитки – 25 и 0,3 кОм. Очевидно, что при влажных и мокрых основаниях и обуви значительно возрастает электробезопасность.
Напряжение прикосновения – разность электрических потенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электроустановки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.
На рис. 5.4 показана схема возникновения напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, находящейся под напряжением, и его ногами. Напряжение прикосновения
где U пр – напряжение прикосновения, В; φр-φн – разность потенциалов, под которыми находятся рука и нога человека, В.
Рис. 5.4. Схема формирования напряжения прикосновения
Потенциал руки φр – потенциалу корпуса установки, а потенциал ноги φн <равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с корпуса в землю, то потенциал земли – нулевой и напряжение прикосновения фактически равно потенциалу корпуса.
Чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли и, следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек.
Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение равно нулю, т.е. человек находится в безопасности.
Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи для человека определены ГОСТ 12.1.038-82 при аварийном режиме работы электроустановок постоянного тока частотой 50 и 400 Гц (табл. 5.2).
Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и силы тока, протекающего через тело человека при аварийных режимах
Предельно допустимые уровни (не более) при продолжительности воздействия, с
Установлено что для человека более опасен переменный ток частотой
Московский энергетический институт (ТУ)
Кафедра инженерной экологии и охраны труда
Учебно-методический комплекс
Справки по телефону: 362-71-32; e-mail: NovikovSG@mpei.ru доцент Новиков С.Г.
1. Действие электрического тока на человека
D. Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током
Известно также, что опасность поражения растет вместе с ростом тока, проходящего через человека; поэтому следует ожидать, что увеличение частоты ведет к повышению этой опасности. Действительность показывает, что это предположение справедливо лишь в диапазоне частот от 0 до 50 Гц; дальнейшее же повышение частоты, несмотря на рост тока, проходящего через человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450 – 500 кГц, т. е. такие токи не могут поразить человека. Правда, эти токи сохраняют опасность ожогов как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении тока непосредственно через человека (см. рис.1.17).
Постоянный ток примерно в 4 – 5 раз безопаснее переменного с частотой 50 Гц. Это вытекает из сопоставления значений пороговых неотпускающих токов (50 – 80 мА для постоянного и 10 – 15 мА для тока с частотой 50 Гц) и предельно выдерживаемых напряжений: человек, удерживая цилиндрические электроды в руках, в состоянии выдержать (по болевым ощущениям) приложенное к нему напряжение не более 21 – 22 В при 50 Гц и не более 100 – 105 В постоянного тока.
Постоянный ток по сравнению с переменным током того же значения, проходя через тело человека, вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения. Обычно это ощущение нагрева кожи при малых токах или внутреннего нагрева при больших токах. Лишь в момент замыкания и размыкания цепи тока человек испытывает кратковременное болезненное ощущение вследствие внезапного судорожного сокращения мышц, подобное тому, которое возникает при переменном токе.
Сказанное о сравнительной опасности постоянного и переменного токов справедливо лишь для напряжений до 500 В. При более высоких напряжениях постоянный ток становится опаснее переменного 50 Гц.
Причины различной степени опасности токов с различными частотами кроются в характере раздражающего действия этих токов на клетки живой ткани.
Какой ток опасный для человека – постоянный или переменный, и почему?
Электрические травмы являются распространенными угрозами для человека, которые существуют не только на производстве, но и в бытовой сфере. Степень опасности таких травм определяется комплексом факторов, одним из которых является тип электричества.
Поэтому перед тем как начать работу с электричеством, необходимо знать какую опасность представляет электрический ток, какой ток опаснее – постоянный или переменный и какие меры электробезопасности предпринять при работе с электрическим оборудованием.
Чем опасен переменный ток
Особенность переменного напряжения заключается в изменении полярности с определенной частотой. Соответственно, с этой же частотой меняется направление протекания электронов. Для человека этот вид электротока представляет серьезную угрозу, поскольку он оказывает более выраженное стимулирующее воздействие на нервы и мускулатуру, в том числе сердечную.
При определенных условиях переменное напряжение оказывается практически полностью безопасным. Это возможно при его сверхвысокой частоте (более 20 кГц). Безопасность достигается за счет поверхностного эффекта, благодаря которому электричество протекает только по коже, затрагивая ее верхние слои и не проникая во внутренние органы.
Чем опасен постоянный ток
Постоянный электроток протекает от одного полюса цепи к другому без изменения направления. Классическим его примером в электротехнике может служить питание потребителей от аккумуляторных батарей.
Он считается менее опасным, поскольку при действии на человека вызывает спазм. Спазм проходит после снятия напряжения, что позволяет снизить вероятность критических последствий для здоровья.
Однако говорить о безопасности можно только при малых значениях постоянного напряжения. Чем выше величина напряжения, тем сильнее проявляется опасность. При напряжении, превышающим значение 500 В, постоянный электроток может оказываться опаснее переменного.
Какой ток опаснее и в чем состоит главный риск для человека
Наиболее опасен для человека переменный электрический ток. Он часто оказывается смертелен, поскольку способен провоцировать фибрилляцию желудочков сердца.
Однако постоянное электричество также нельзя считать безопасным. Последствия его воздействия бывают не менее серьезными, включая тяжелые электротравмы и механические травмы при отбросе пострадавшего. Существенная разница заключается в том, что серьезная угроза возникает при высоких значения потенциала – более 500 В. С таким вольтажом люди обычно не имеют дела в быту. Однако на промышленных электроустановках он встречается достаточно часто.
Необходимо учитывать, что электрическое напряжение для человека в целом безопасно. Угрозу представляет действующая сила тока, возникающего в результате этого напряжения. Именно от значения данной величины зависит степень угрозы. Так, безопасным считается переменный ток силой до 10 миллиампер.
Серьезная опасность от постоянного тока проявляется при ампераже более 50 миллиампер. Смертельно опасной величиной электрического переменного тока является значение 90-100 миллиампер. При этих же значениях смертельным для человека считается ток и постоянного напряжения.
Опасная для жизни человека сила тока
Электричество может оказывать разное воздействие. При малой силе электрического тока это оно может быть абсолютно незаметным или доставлять только легкие дискомфортные ощущения. Если же эта величина составляет амперы, то действие тока будет опасным до летального исхода.
Оценить последствия возможного действия каждого из двух видов электричества с разной силой тока (амперажом) можно по данным таблицы:
| Значение силы тока, мА (миллиампер) | Характер действия электротока | |
| Постоянный | Переменный | |
| 0,6-1,5 мА | не проявляется | слабый зуд и покалывания |
| 2-3 мА | не проявляется | появляются небольшие судороги |
| 5-7 мА | возникает минимальная гипертермия кожи и легкое покалывание | усиливаются судороги, появляются болезненные ощущения |
| 8-10 мА | становятся более интенсивными покалывания и гипертермия | боль усиливается, пострадавший еще в состоянии освободиться от действия тока своими силами |
| 20-25 мА | помимо усиливающейся гипертермии и покалываний, появляются небольшие судороги | затрудняется дыхание, наступает паралич конечностей, пострадавший не имеет возможности освободиться своими силами |
| 50-80 мА | сильная гипертермия кожи, судорожные сокращения мышц, затрудненное дыхание | появляется аритмия, наступает паралич дыхательной мускулатуры |
| 90-100 мА | наступает паралич дыхательных мышц, способный привести к смерти | Смертельная сила тока. На 3 секунде действия развивается фибрилляция сердечных желудочков, наступает остановка дыхания, спасение возможно только при экстренной реанимации |
Данные таблицы наглядно демонстрируют, что наиболее опасен для людей переменный электрический ток.
Пути электрического тока, проходящие через тело человека
Угрозу обуславливает не только опасная величина силы тока, но также путь протекания электричества через организм. От этого пути зависит разрушающее воздействие на определенные органы.
Самые опасные петли электрического тока
Наиболее угрожающими считаются следующие пути протекания:
Какие электротравмы бывают, средства защиты и оказание первой помощи
Электрические ожоги, по характеру причиненного пострадавшему воздействия, бывают контактными и дуговыми. Электроожоги первого типа возникают при прямом контакте тела с проводником. Степень ожога зависит от длительности такого контакта и ампеража.
Различают такие степени электроожогов:
Электрические знаки – это специфические пятна с четкими границами на поверхности кожи в зоне, подвергшейся удару тока. Имеют серый или бледно-желтый оттенок. Размер таких пятен составляет 1-5 мм, в центре обычно имеется углубление. Форма знака может повторять форму токопроводящей части, контакт с которой стал причиной ее появления. Кожа в зоне электрознака твердеет. Болевые ощущения и воспаление отсутствуют.
Металлизация кожи – это проникновение в ее слои расплавленных микроскопических частиц металла проводника. Обычно наблюдается при отключении рубильника под нагрузкой или при попытке разъединения замкнутых проводов.
Электроофтальмия – воспаление глаз в результате действия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Возникает в течение 4-8 часов после облучения глаз, проявляется их покраснением, воспалением, обильным слезотечением, головной болью. При тяжелой форме может привести к потере зрения, поэтому при развитии симптомов необходимо сразу обратиться к врачу.
Перечисленные электротравмы относятся к местным. Также бывают и общие электротравмы, для которых характерно негативное влияние электричества на весь организм. Пострадавшие часто теряют сознание, у них развиваются нарушения дыхания и работы сердца.
Самым опасным явлением является фибрилляция сердечных желудочков, которая часто заканчивается смертью. Если пострадавший от удара током находится без сознания, то ему срочно проводят сердечно-легочную реанимацию.
Первая помощь пострадавшим от действия электротока оказывается в следующем порядке:
Также нужно осмотреть пострадавшего на предмет электроожогов и наложить на них чистую сухую повязку. После этого нужно дождаться врача. Госпитализации подлежат все случаи электротравм, даже при отсутствии или снятии опасных симптомов. Это связано с возможностью развития фибрилляции или отложенной аритмии через несколько часов после поражения.
Для более подробного изучения темы по оказанию первой помощи пострадавшим от электрического тока, рекомендуем ознакомиться с методическим материалом – скачать
Основные нормы и правила электробезопасности
Ключевыми нормативными документами, регулирующими сферу электробезопасности, можно назвать следующие:
При выполнении любых работ с электрооборудованием необходимо соблюдение следующих правил:
Как избежать поражения электрическим током
Чтобы предотвратить поражение человека электричеством, необходимо не допустить возможность телесного контакта с деталями и проводниками под напряжением. Поэтому все работы выполняться с применением необходимых защитных средств. К числу основных средств индивидуальной защиты этого типа относятся диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические коврики и подставки и т.д.
При работе обязательно применяется изолированный инструмент. Персонал в обязательном порядке проходит инструктаж, работники должны знать, как избежать поражения.
Перед выполнением работ обязательно обесточить соответствующий участок сети. При этом на рубильнике или выключателе должна быть выставлена информационная табличка о запрете включения сети. Не допускается выполнение любых манипуляций с проводниками под напряжением.
Индикаторная отвертка HR28-C (12-250V)
Проверить наличие напряжения можно при помощи специальных индикаторных приборов. Самым простым и доступным среди таких приборов является индикаторная отвертка.
Видео
Просмотрите видео о переменном и постоянном электрическом токе. В этих видеороликах вы узнаете об опасностях, а также о мерах по защите от поражения электрическим током.