Существует два основных типа электротока: постоянный и переменный, однако многие люди не осознают ключевые отличия между ними, а также не знают, какой из типов является более опасным для человеческого организма. Специалисты однозначно отвечают на вопрос о вреде: переменный ток представляет большую угрозу.
Какой ток является опасным: ток или напряжение
Все мы знаем о потенциальных опасностях электричества. Чтобы минимизировать риск поражения электрическим током, важно понять, как именно напряжение влияет на человеческий организм.
Для начала необходимо рассмотреть основные понятия в электротехнике и четко понимать разницу между током и напряжением.
Напряжение — это разность электрических потенциалов. Проще говоря, это разница в количестве электрических зарядов между двумя точками в электрической цепи. Чем больше зарядов в одной точке по сравнению с другой, тем выше напряжение, которое измеряется в вольтах.
Обычно уровень нулевого потенциала определяется как поверхность Земли.
Можно привести аналогию с двумя резервуарами с водой. Представьте, что один резервуар расположен выше другого на определенную высоту. Можно провести сравнение между разницей в высоте (более точно — разницей в потенциальной энергии воды) и напряжением. Если соединить эти резервуары трубкой или опустить трубку до уровня пола, вода начнет течь из верхнего резервуара, создавая определенные физические эффекты (шум, разбрызгивание, размывание земли) в зависимости от своей кинетической энергии, которая зависит от:
- разности высот (аналог напряжения);
- поперечного сечения трубки (аналог электрического сопротивления).
Кинетическая энергия потока воды может быть сравнена с величиной электрического тока (который измеряется в амперах), и можно уподобить эффект от водного потока воздействию электрического тока (например, нагрев провода, создание магнитного поля и т.д.). Ясно, что чем больше разница уровней, тем сильнее поток, громче звук и так далее. Увеличение диаметра трубки также усиливает эти эффекты.
На самом деле электрический ток — это движение носителей зарядов в определенном направлении. Чем большее количество зарядов проходит через ток за единицу времени, тем выше сила тока.
Можно заключить, что напряжение может существовать без тока (в разомкнутой цепи), в то время как ток без напряжения (разности потенциалов) не может существовать.
Имеется два ключевых вывода:
- При одинаковом напряжении через разные уровни сопротивления может протекать различный ток.
- Одинаковый ток может быть вызван разным напряжением при различных уровнях сопротивления проводника.
Оба этих вывода имеют большое значение для понимания последующих разделов.
Какой ток убивает: ток или напряжение
В повседневной жизни и Интернете часто можно встретить популярные утверждения, мол, убивает не напряжение, а ток. В общем это утверждение верно, однако его часто интерпретируют неверно. Например, можно услышать, что автомобильный аккумулятор выдает 12 вольт, но ток достигать до 100 ампер, что может стать причиной летального исхода для человека.
На самом деле, как уже рассказано, ток создается за счет напряжения, которое приложено к определенному сопротивлению. Это значит, что чтобы создать ток в 0,1 А (100 мА), который считается смертельным для человеческого организма, аккумулятор должен быть подключен к нагрузке с сопротивлением 120 Ом. Но это значение значительно меньше, чем сопротивление человеческого тела (в среднем 50 кОм, и может варьироваться от 2 кОм до 2 Мом в зависимости от состояния кожи и пути прохождения тока).
Чтобы добиться тока в 0,1 А через человеческое тело (при условии, что сопротивление тела составляет 50 кОм), потребуется напряжение в 500 вольт. А если сопротивление тела человека будет ниже 50 кОм, то даже напряжение в 220 В от бытовой сети может оказаться смертельным. В то же время аккумулятор в таких условиях выдаст всего 0,00024 А или 0,24 мА, что не вызовет никаких неприятных ощущений. Даже в случае минимального сопротивления тела, низковольтный источник электроэнергии не в состоянии создать настолько опасные уровни тока.
Таким образом, можно заключить: ток является источником опасности, однако для его возникновения требуется соответствующее напряжение. Поэтому в первую очередь для человека становится опасным напряжение, и уровень опасности следует определять, основываясь на величине напряжения.
Различные уровни тока по-разному влияют на человеческий организм. С увеличением силы тока возрастает и вредное воздействие.
| Сила тока, мА | 1,5..5 | 3..7 | 10..17 | 17..30 | 30..80 | 80..120 |
| Ощущение | Легкое покалывание | Незначительное дрожание пальцев, кистей рук | Судороги мышц, ощущения жжения | Сильные судороги, боль | Сердечные перебои, затрудненное дыхание | Остановка сердца и дыхания |
Безопасное напряжение
Согласно ГОСТу 12.1.010-2014, безопасное напряжение для человека определяется в зависимости от условий работы и типа используемого электрического оборудования. В общем случае безопасное напряжение ограничивается 42 Вольта для переменного тока и 120 Вольт для постоянного тока. Однако в определенных условиях, требующих особых мер безопасности, эти значения могут меняться.
Основные меры безопасности
- Изоляция оборудования. Все электрические устройства и системы должны быть оснащены надлежащими изоляционными свойствами для предотвращения поражения электрическим током.
- Заземление. Для обеспечения безопасности операторов и предотвращения случайных поражений электрическим током, электрические системы должны быть правильно заземлены.
- Использование индивидуальной защитной амуниции. При взаимодействии с электричеством следует надевать защитные перчатки, очки, каски и прочие средства защиты для предотвращения травм и поражений электрическим током.
Безопасное напряжение для человека в России, как указано в ГОСТ 12.1.010-2014, составляет 42 Вольта для переменного тока и 120 Вольт для постоянного. Однако эти значения могут изменяться в зависимости от специфики рабочей обстановки и требований безопасности. Следует придерживаться основных мер безопасности, таких как изоляция оборудования, заземление и использование индивидуальных защитных средств, чтобы избежать травм иужасных последствий, связанных с электрическим током.
Нормы безопасности напряжения для человека
Согласно установленным ГОСТам, безопасное напряжение для человека составляет 50 вольт для переменного тока и 120 вольт для постоянного. Эти значения определены на основе множества исследований и экспериментов с целью минимизировать риск получения электрического удара.
Электрический удар может иметь серьезные последствия для здоровья человека, вплоть до летального исхода. Поэтому соблюдение норм безопасности относительно напряжения является обязательным требованием для всех электротехнических устройств и систем.
Все электрические устройства, используемые в повседневной жизни и на производстве, должны быть оснащены защитными механизмами от электрических ударов, такими как заземление или изоляция проводников. Эти меры безопасности позволяют предотвратить появление опасного напряжения на поверхности электрических устройств и гарантируют их безопасное использование.
Знание и соблюдение норм безопасности в отношении напряжения являются важными аспектами для всех работников в области электротехники, а также для пользователей электрического оборудования. Это способствует снижению риска электрических ударов и создает безопасные условия для работы с электрическими устройствами.
Имейте в виду, что соблюдение правил безопасности в отношении напряжения является необходимым условием для защиты вашего здоровья и жизни, а также для предотвращения несчастных случаев связанных с электрооборудованием.
Поражает сила тока, а не напряжение
Напряжение, совместно с полным сопротивлением электрической цепи, и определяют силу тока, который проходит через тело человека. Важно отметить, что для оценки тяжести и/или степени травматичности в большинстве случаев наиболее значимым фактором выступает именно сила тока, а не величина напряжения, как это может иногда ошибочно трактоваться.
Когда ток проходит через тело пораженного человека, его сила определяет тяжесть получаемых травм, а она напрямую зависит от полного сопротивления цепи Rобщ. Это сопротивление можно представить как последовательное соединение нескольких компонентов: сопротивление электрического контакта на входе тока R1 (например, через руку), сопротивление человеческого тела R2, и сопротивление выхода тока R3 (например, через обувь).
Согласно закону Ома, можем записать формулу:
Из этой формулы видно, что чем выше общее сопротивление, тем меньший ток проходит при фиксированном напряжении, и соответственно, чем ниже сопротивление контакта человека с землей, тем больший ток будет проходить через тело.
Типы электрического контакта человека с источниками электрической опасности
Существует два типа контакта человека с источниками электрической опасности: прямой и косвенный. Прямой контакт подразумевает наличие непосредственного контакта с активными (находящимися под напряжением) частями установки или оборудования. Это может быть контакт между двумя проводниками или проводником, находящимся под напряжением, и землей.
Косвенный контакт — это взаимодействие с какой-либо частью, случайно оказавшейся под напряжением. Под «частью» подразумевается совокупность металлических элементов аппарата или оборудования.
Электрический контакт может произойти из-за:
- повреждения внутренней изоляции;
- внешних повреждений;
- путаницы проводников защитного заземления с активным проводником (например, во время ремонта);
- замыкания между защитным проводником и активным проводом.
Для защиты людей от прямого контакта с активными частями оборудования необходимо устанавливать физические препятствия с нужным уровнем защиты, покрывать активные токоведущие части подходящими изолирующими материалами, которые сохраняют свои свойства в течение длительного времени и ограничивают ток до значения 1 мА, а также удалять токоведущие части от оборудования на расстояние, исключающее возможность случайного прикосновения к ним.
Плюс, в цепях питания оборудования устанавливаются автоматические устройства отключения, которые должны срабатывать при утечке тока менее 0,03 ампера. Эта мера безопасности должна дополнять предыдущие методы, а не заменять их.
Для защиты от косвенного электрического контакта применяются заземление и нейтрализация оборудования. Можно также разделить источник питания и питаемую цепь с помощью специального трансформатора.
Общие заблуждения об электричестве
- Ощутимый — только раздражает кожу. Безопасный уровень — не более 0,6 милиампер;
- Неотпускающий — переменный ток с импульсами, из-за которых человек не может отпустить источник электричества. Это происходит, если сила тока превышает 0,025 ампер;
- Фибрилляционный — приводит к фибрилляции внутренних органов, главным образом сердца. Когда сила тока превышает 0,1 ампер, сердце может остановиться.
Из всего вышесказанного становится очевидным, что переменный ток представляет собой гораздо более серьезную опасность по сравнению с постоянным. Например, хорошо известен эксперимент с Николаем Теслой, который пропускал через свое тело напряжения свыше 100 тысяч вольт. Как раз это был постоянный ток.
Что касается переменного тока, то он более опасен уже с частоты от 10 Гц. Все частоты выше этой также несут серьезные риски для человека. В то же время постоянный ток оказывается в несколько раз безопаснее своего переменного аналога.
Ситуация с опасностью электрического тока также меняется в зависимости от величины напряжения. Так, переменный ток с напряжением до 400 Вольт опаснее постоянного с аналогичным значением. С другой стороны, в диапазоне напряжений от 400 до 600 Вольт оба типа тока имеют схожую степень опасности для человека.
Наконец, одним из самых важных моментов является сила тока. Она определяет множество факторов. Безопасной силой тока для человека при переменном напряжении считается значение тока в 10 мА, а для постоянного — 50 мА. Сравнивая эти значения по амперажу, можно увидеть, что даже в этом аспекте переменный ток гораздо более опасен.
It-Technology, Специалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»
Переменный ток должен найти точку входа в тело человека, чтобы пройти через него и вызвать раздражение. Я здесь, если у вас есть вопросы!
Одиночное заземление
Переменный ток протекает через розетки и распределительные коробки, что означает, что его опасность более актуальна в повседневной жизни.
На сегодняшний день механизмы воздействия электричества на человеческий организм остаются малоизученными. Характер и степень травмы зависит от множества факторов, среди которых наиболее критическими выступают:
- Напряжение. В диапазоне от 0 до 400 В более опасным считают переменный ток. На уровне 500 В оба типа тока имеют одинаковую поражающую силу, а при напряжении 600 В и выше постоянный ток становится особенно опасным. Следовательно, при высоких значениях напряжения переменный ток становится менее опасным по сравнению с постоянным.
- Частота (для переменного тока). Ток с частотой до 500 Гц считается относительно безопасным, так же как и ток с частотой выше 1000 Гц. Наиболее опасные значения частоты лежат в диапазоне от 600 до 900 Гц.
- Сила тока. Существенные травмы может вызвать переменный ток от 20 мА и выше, а постоянный ток — при значении не менее 100 мА. При равной силе тока, переменный ток опаснее.
- Зона воздействия. Поражение конечностей менее опасно, чем поражение туловища и головы.
Выделяют четыре степени тяжести воздействия электрическим током:
- Первая степень — лишь судороги мышц.
- Вторая степень — добавляется потеря сознания.
- Третья степень — приводит к нарушениям работы сердца и дыхательной системы.
- Четвертая степень — это клиническая смерть.
Каждая из стадий может сопровождаться разной степенью ожогов.
Будьте внимательны и осторожны, следите за исправностью электроприборов, соблюдайте правила техники безопасности, и тогда риск поражения электрическим током будет минимален.
It-Technology, Специалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»
Существует заблуждение о том, что электрический ток пройдет по пути с минимальным сопротивлением, то есть по самой короткой линии, соединяющей фазовый провод с землей или нулем. Не стесняйтесь задавать вопросы, я всегда на связи!
Как выявить отклонения напряжения в сети
Подозрения на скачки напряжения могут возникать из-за изменений в работе электроприборов, таких как мерцание яркости лампочек, нерегулярная работа компрессора холодильника, внезапное отключение сетевого фильтра. Пониженное напряжение также можно заметить по усилению шума холодильника, увеличению времени, необходимого для нагрева чайника или бойлера, а также потускнению осветительных приборов.
Если вы сомневаетесь в соответствии напряжения бытовой сети установленным нормам, то это можно проверить с помощью мультиметра (вольтметра). В процессе измерения в розетке вы получите фактическое значение напряжения в данный момент.
Если отклонения фиксируются единоразово и кратковременно, а их величина не превышает допустимые значения, то беспокоиться не о чем. Однако, если отклонения значительны и продолжаются длительное время, это требует принятия мер.
Что делать, если напряжение в сети не соответствует нормам
Если вы выявили несоответствие напряжения в бытовой сети установленным нормам, это говорит о ненадлежащем качестве предоставляемой коммунальной услуги, а именно электроснабжения. Необходимо уведомить об этом аварийно-диспетчерскую службу соответствующего поставщика услуг. Сообщить можно как письменно, так и по телефону.
По вашему запросу компания назначит специалиста для проверки уровня напряжения. Обычно данный контроль проводится в течение ближайших двух часов после поступления заявки. Дальнейшие действия будут осуществляться в соответствии с Законом о защите прав потребителей.
Вот еще несколько полезных материалов для тех, кто интересуется электрикой.
