Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người

1. Tác dụng kích thích

Dưới tính năng của dòng điện, những cơ co bóp hỗn loạn dẫn đến tắt thở, tim ngừng đập. Chỉ với một dòng điện không lớn lắm, những cơ ngực đã bị co rút làm ngừng hô hấp. Nếu không được cứu chữa kịp thời do thiếu oxy, tim sẽ ngừng đập. Với một dòng điện lớn hơn những thớ cơ tim co bóp hỗn loạn, quy trình tuần hoàn bị ngừng lại và tim nhanh gọn ngừng đập .
Với hệ thần kinh TW, dòng điện gây nên triệu chứng sốc điện. Đối với sốc điện, nạn nhân hoàn toàn có thể phản ứng mạnh lúc khởi đầu, nhưng sau đó những cảm xúc từ từ bị tê liệt, nạn nhân chuyển dần sang trạng thái mê man dẫn đến tử trận. Đây là tính năng kích thích .

2. Tác dụng gây chấn thương

Cơ thể con người còn bị thương tích bên ngoài do sự đốt cháy bởi hồ quang điện. Nó tạo nên sự tiêu diệt lớp da ngoài, đôi lúc sâu hơn nữa hoàn toàn có thể tiêu diệt những cơ bắp, lớp mỡ, gân và xương. Nếu sự đốt cháy bởi hồ quang xảy ra trong một diện tích quy hoạnh khá rộng trên người thì hoàn toàn có thể dẫn đến tử trận. Đây là tính năng gây chấn thương .

Thông thường đốt cháy do dòng điện gây nên nguy hiểm hơn sự đốt cháy do các nguyên nhân khác, vì sự đốt cháy do dòng điện gây nên đốt nóng toàn thân, nó sẽ phá hủy các bộ phận trên cơ thể từ bên trong ra ngoài. Tai nạn càng trầm trọng hơn nếu giá trị của dòng điện càng lớn và thời gian duy trì dòng điện càng dài.

Hình 1. Điện giật có thể gây chấn thương lớn tới cơ thể người.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn điện giật

Các yếu tố ảnh hưởng tác động đến tai nạn đáng tiếc điện giật gồm có : thực trạng khung hình và phản ứng của nạn nhân, đường đi và thời hạn sống sót của dòng điện qua những bộ phận của khung hình người, cường độ dòng điện và tần số dòng điện, giá trị điện áp tiếp xúc, …

3.1. Đặc tuyến dòng điện – thời gian (A-s)

Giá trị dòng điện qua người là một trong những yếu tố quyết định hành động gây nguy hại cho người. Qua điều tra và nghiên cứu và nghiên cứu và phân tích những tai nạn đáng tiếc điện, thấy rằng so với dòng điện xoay chiều, tần số 50-60 Hz, giá trị bảo đảm an toàn cho người phải nhỏ hơn 10 mA. Đối với dòng điện một chiều thì trị số này phải nhỏ hơn 50 mA .
Thời gian điện giật có tác động ảnh hưởng lớn đến thực trạng nguy khốn của người khi bị điện giật và khác nhau so với thực trạng sức khỏe thể chất mỗi người .

Bảng 1. Quan hệ Imax và t để tim không ngừng đập.

Dòng điện Imax (mA)

10
60
90
110
160
250

Thời gian điện giật t (s)

30
10
3
2
1
0,4

Tiêu chuẩn IEC60479-1 xây dựng đặc tuyến thời gian – dòng điện (đặc tuyến Ampe – giây) gây tác hại lên cơ thể người đối với dòng điện xoay chiều tần số từ 15Hz – 100Hz.

Hình 2. Vùng tác động của thời gian và dòng điện lên cơ thể người.

Bảng 2. Các hiệu ứng vật lý tương ứng với dòng điện và thời gian

Mã vùng

Giới hạn vùng

Các hiệu ứng vật lý

AC-1
Đến 0.5 mA
Đường A
Không phản ứng
AC-2
Từ 0.5 mA
Đến đường B
Không gây tai hại về sinh lý
AC-3
Đường B đến đường C1
Bắp thịt co lại và gây khó thở khi thời hạn sống sót dòng điện quá 2 s. Gây rối loạn nhịp tim hoặc tim ngừng đập trong thời điểm tạm thời khi ngày càng tăng cường độ và thời hạn
AC-4
Trên đường C1
Cùng với sự ngày càng tăng cường độ và thời hạn, Open những hiệu ứng nguy khốn về sinh lý như : tim ngừng đập, ngừng hô hấp và một vài hiện tượng kỳ lạ đã Open ở vùng AC-3 .
AC-4-1
Giữ đường C1 và C2
Xác xuất nghẹt tâm thất đến 5 %
AC-4-2
Giữa đường C2 và C3
Xác xuất nghẹt tâm thất đến 50 %
AC-4-3
Ngoài đường cong C3
Xác xuất nghẹt tâm thất > 50 %

3.2. Đặc tuyến điện áp – thời gian

Tiêu chuẩn IEC 60479-1 xây dựng đường cong an toàn. Đây là quan hệ giữa điện áp tiếp xúc Ur (V) và thời gian dòng điện đi qua người t(s). Theo đường cong an toàn này, với điện áp có giá trị UT < 50V, thời gian cho phép dòng qua người là vô hạn. Ứng với điện áp UT = 50V, thời gian cho phép dòng điện qua người là 5s. Trong thực tế, do giá trị điện trở người thay đổi trong phạm vi rất rộng, vì vậy để an toàn cho người trong mọi trường hợp, điện áp tiếp xúc cần có giá trị UT < 25V.

Hình 3. Đường cong an toàn.

3.3. Tổng trở người

Khi người chạm vào hai cực của nguồn điện hay hai điểm của một mạch điện, khung hình người sẽ trở thành một bộ phận của mạch điện. Tổng trở của người là trị số điện trở đo được giữa hai điện cực đặt trên khung hình người. Có thể chia tổng trở người thành : điện trở lớp da ở chỗ hai điện cực đặt lên và điện trở bên trong khung hình .

Hình 4. Sơ đồ tương đương của điện trở người.

Cơ thể con người hoàn toàn có thể được xem như một điện trở có những trị số từ 10.000 W đến 100.000 W. Sự phân bổ điện trở của con người tạm chia ra gồm : lớp sừng trên da ( dầy khoảng chừng từ 0,05 – 2 cm ) có điện trở lớn nhất, tiếp theo là xương và da có điện trở tương đối lớn, thịt và máu có điện trở thấp nhất. Nếu mất lớp sừng trên da ( bị khí ẩm do mồ hôi, bị thương rách nát da ) thì điện trở của người chỉ còn 80 – 1000W. Mất hết lớp da điện trở của người chỉ còn 60 – 800W .
Điện trở của người không phải cố định và thắt chặt mà đổi khác phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố như : thực trạng của lớp sừng trên da, diện tích quy hoạnh và áp suất tiếp xúc, cường độ và loại dòng điện đi qua người, thời hạn tiếp xúc, tần số dòng điện và trạng thái bệnh lý của người .
Khi da bị ướt hay có mồ hôi, điện trở của người giảm. Diện tích tiếp xúc càng lớn thì điện trở của người càng nhỏ .
Khi áp suất tiếp xúc lớn hơn 1 kg / cm2 thì điện trở của người gần như tỉ lệ thuận với áp suất tiếp xúc .
Thời gian công dụng càng lâu, điện trở người càng giảm vì da bị nóng, ra mồ hôi và do những đổi khác điện phân trong khung hình .

Hình bên dưới trình bày giá trị tổng trở cơ thể người ZH (Q) theo điện áp tiếp xúc của người đang sống, có dòng điện đi từ tay đến tay hay từ tay đến chân với diện tích tiếp xúc rộng từ 50 – 100cm2 và trong điều kiện khô ráo với tỷ lệ phần trăm (5%, 50% và 95%).

Hình 5. Giá trị điện trở người theo điện áp tiếp xúc.

Giá trị danh định điện trở những phần trên khung hình con người tùy thuộc trạng thái tiếp xúc và thực trạng mặt phẳng của khung hình con người ( khô hay ẩm ) được trình diễn ở Bảng 1.3 .

Bảng 3. Giá trị điện trở người theo tình trạng tiếp xúc.

Tình trạng tiếp xúc

Điện trở của người khi khô

Điện trở của người khi ướt

Chạm ngón tay
40 kΩ – 1M Ω
4 kΩ – 15 kΩ
Tay chạm dây
10 kΩ – 50 kΩ
3 kΩ – 6 kΩ

Tay cầm kìm

5 kΩ – 10 kΩ
1 kΩ – 3 kΩ
Lòng bàn tay chạm dây
3 kΩ – 8 kΩ
1 kΩ – 2 kΩ
Tay cầm máy khoan
1 kΩ – 3 kΩ
0,5 kΩ – 1,5 kΩ
Tay ướt
–
200 Ω – 500 Ω
Chân ướt
–
200 Ω – 1000 Ω

Trong tính toán, để đảm bảo an toàn thường lấy giá trị điện trở tính toán là Rng = 1000W.

3.4. Đường đi dòng điện qua người

Người ta đo phân lượng dòng điện đi qua tim để nhìn nhận mức độ nguy khốn của dòng điện khi đi qua khung hình người .

• Từ tay trái đến một hay hai chân: thừa số 1,0.
• Từ tay phải đến một hay hai chân: thừa số 0,8.
• Từ lưng đến hai tay: thừa số 0,7.
• Từ ngực đến hai tay: thừa số 1,5.
• Từ mông đến tay: thừa số 0,7.

Từ đây, nhận thấy rằng trường hợp nguy hại nhất là trường hợp dòng điện đi từ ngực đến tay trái. Tuy nhiên, trường hợp này lại ít xảy ra trong thực tiễn .
Trường hợp thường xảy ra là trường hợp dòng điện đi từ tay phải đến một trong hai chân vì phần đông con người thuận tay phải .

Hình 6. Phân lượng dòng điện qua tim.

3.5. Tần số dòng điện

Dòng điện một chiều được coi là ít nguy hại hơn dòng điện xoay chiều và đặc biệt quan trọng là dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp 50H z – 60H z. Điều này hoàn toàn có thể lý giải là do dòng điện tần số công nghiệp tạo nên sự rối loạn mà con người khó hoàn toàn có thể tự giải phóng dưới tính năng của dòng điện, dù cho nó có giá trị bé .
Dòng điện tần số càng cao càng ít nguy hại. Dòng điện có tần số trên 500.000 Hz không gây giật vì ảnh hưởng tác động nhanh hơn thời hạn cảm ứng của những cơ ( hiệu ứng bì ) nhưng cũng hoàn toàn có thể gây bỏng .
Tác dụng đối người ở những dải tần số khác nhau được trình diễn ở Bảng 4 .

Bảng 4. Tác hại đối với người với các dải tần khác nhau.

Dải tần số

Tên gọi

Ứng dụng

Tác hại

DC-10 kHz
Tần số thấp
Mạng điện gia dụng và công nghiệp
Phát nhiệt, phá huỷ tế bào khung hình
100 kHz – 100 MHz
Tần số radio
Đốt điện, nhiệt điện
Phát nhiệt, gia nhiệt điện môi tế bào sống
1000 MHz – 100 GHz
Sóng Microware
Lò viba
Gia nhiệt nước

Hình 7. Tỉ lệ ngưỡng dòng điện đối với hậu quả sinh lí.

3.6. Môi trường xung quanh

Nhiệt độ và nhiệt độ ảnh hưởng tác động đến điện trở của người và những vật cách điện xung quanh nên cũng làm biến hóa dòng điện đi qua người. Khi nhiệt độ của môi trường tự nhiên xung quanh càng lớn thì độ dẫn điện của lớp da sẽ tăng lên, tức là điện trở người sẽ nhỏ lại. Bên cạnh nhiệt độ thì mồ hôi, những chất hóa học khác sẽ làm tăng độ dẫn điện của da, sau cuối làm giảm điện trở người và dẫn đến việc ngày càng tăng mức độ nguy khốn khi bị điện giật .

3.7. Điện áp cho phép

Vì việc bảo vệ bảo đảm an toàn xuất phát từ một điện áp dễ tưởng tượng hơn giá trị dòng điện qua người, nên trong thực tiễn luôn yên cầu phải pháp luật những giá trị điện áp mà con người hoàn toàn có thể chịu đựng được .
Giá trị điện áp được cho phép phụ thuộc vào vào loại mạng phân phối điện và thời hạn ngắt sự cố của thiết bị bảo vệ. Chính thế cho nên, nhiều lúc thay vì lao lý điện áp được cho phép, trong một số ít trường hợp lại pháp luật thời hạn ngắt sự cố lớn nhất của thiết bị bảo vệ ứng với cấp điện áp cho trước .
Tiêu chuẩn IEC 60038, với điện áp chạm quy ước là 50V trong điều kiện kèm theo thông thường, lao lý :

• Đối với hệ thống TT, điện áp tiếp xúc cho phép lớn nhất (điện áp chạm quy ước) trong điều kiện bình thường là 50V.
• Đối với hệ thống TN, thời gian ngắt sự cố lớn nhất tmax(s) tương ứng với điện áp hiệu dụng xoay chiều so với đất Uo(V), trình bày ở Bảng 1.5.
• Đốì với hệ thống IT, thời gian ngắt lớn nhất tmax(s) tương ứng với điện áp hiệu dụng xoay chiều pha-trung tính/pha-pha U0/U(V), khi xảy ra sự cố lần thứ hai, trình bày ở Bảng 5.

Bảng 5. Thời gian ngắt lớn nhất với hệ thống TN.

Uo(V)

Imax(s)

120
0,8
230
0,4
277
0,4
400
0,2
> 400
0,1

Bảng 1.6. Thời gian ngắt lớn nhất với hệ thống IT.

Điện áp danh định

U0/U

Tmax (s)

Không có dây trung tính

Có dây trung tính

120 / 240
0,8
5
230 / 400
0,4
0,8
400 / 690
0,2

0,4

580 / 1000
0,1
0,2

Câu hỏi

1. Trình bày tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người.
2. Dựa vào đặc tính Ampe – giây như hình 2, hãy phân tích các vùng ảnh hưởng tác động của thời gian và dòng điện lên cơ thể người.
3. Nêu các đường đi của dòng điện khi đi qua cơ thể người. Đường đi nào của dòng điện qua cơ thể người là nguy hiểm nhất, vì sao?
4. Giá trị điện trở người phụ thuộc như thế nào với điện áp tiếp xúc.

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử