Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người1. Tác dụng kích thíchDưới tác dụng của dòng điện, các cơ co bóp hỗn loạn dẫn đến tắt thở, tim ngừng đập. Chỉ với một dòng điện không lớn lắm, các 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 các thớ cơ tim co bóp hỗn loạn, quá trình tuần hoàn bị ngừng lại và tim nhanh chóng ngừng đập. Show
Với hệ thần kinh trung ương, dòng điện gây nên triệu chứng sốc điện. Đối với sốc điện, nạn nhân có thể phản ứng mạnh lúc ban đầu, nhưng sau đó các cảm giác dần dần bị tê liệt, nạn nhân chuyển dần sang trạng thái mê man dẫn đến tử vong. Đây là tác dụng kích thích. 2. Tác dụng gây chấn thươngCơ thể con người còn bị thương tích bên ngoài do sự đốt cháy bởi hồ quang điện. Nó tạo nên sự hủy diệt lớp da ngoài, đôi khi sâu hơn nữa có thể hủy diệt các cơ bắp, lớp mỡ, gân và xương. Nếu sự đốt cháy bởi hồ quang xảy ra trong một diện tích khá rộng trên người thì có thể dẫn đến tử vong. Đây là tác dụng 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.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn điện giậtCác yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn điện giật bao gồm: tình trạng cơ thể và phản ứng của nạn nhân, đường đi và thời gian tồn tại của dòng điện qua các bộ phận của cơ thể 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 các yếu tố quyết định gây nguy hiểm cho người. Qua nghiên cứu và phân tích các tai nạn điện, thấy rằng đối với dòng điện xoay chiều, tần số 50-60Hz, giá trị an toàn cho người phải nhỏ hơn 10mA. Đối với dòng điện một chiều thì trị số này phải nhỏ hơn 50mA. Thời gian điện giật có ảnh hưởng lớn đến tình trạng nguy hiểm của người khi bị điện giật và khác nhau đối với tình trạng sức khỏe 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 0.5mA Đường A Không phản ứng AC-2 Từ 0.5mA Đến đường B Không gây tác hại về sinh lý AC-3 Đường B đến đường C1 Bắp thịt co lại và gây khó thở khi thời gian tồn tại dòng điện quá 2s. Gây rối loạn nhịp tim hoặc tim ngừng đập tạm thời khi gia tăng cường độ và thời gian AC-4 Trên đường C1 Cùng với sự gia tăng cường độ và thời gian, xuất hiện các hiệu ứng nguy hiểm về sinh lý như: tim ngừng đập, ngừng hô hấp và một vài hiện tượng đã xuất hiện 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 gianTiêu 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 ngườiKhi người chạm vào hai cực của nguồn điện hay hai điểm của một mạch điện, cơ thể 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 cơ thể người. Có thể chia tổng trở người thành: điện trở lớp da ở chỗ hai điện cực đặt lên và điện trở bên trong cơ thể.
Cơ thể con người có thể được xem như một điện trở có những trị số từ 10.000W đến 100.000W. Sự phân bố điện trở của con người tạm chia ra gồm: lớp sừng trên da (dầy khoảng 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 ẩm ướt do mồ hôi, bị thương rách 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 mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tình trạng của lớp sừng trên da, diện tích và áp suất tiếp xúc, cường độ và loại dòng điện đi qua người, thời gian 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 tác dụng càng lâu, điện trở người càng giảm vì da bị nóng, ra mồ hôi và do những biến đổi điện phân trong cơ thể. 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 các phần trên cơ thể con người tùy thuộc trạng thái tiếp xúc và tình trạng bề mặt của cơ thể con người (khô hay ẩm) được trình bày 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 40k 1M 4k 15k Tay chạm dây 10k 50k 3k 6k Tay cầm kìm 5k 10k 1k 3k Lòng bàn tay chạm dây 3k 8k 1k 2k Tay cầm máy khoan 1k 3k 0,5k 1,5k Tay ướt 200 500 Chân ướt 200 1000 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 ngườiNgười ta đo phân lượng dòng điện đi qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm của dòng điện khi đi qua cơ thể người.
Từ đây, nhận thấy rằng trường hợp nguy hiểm nhất là trường hợp dòng điện đi từ ngực đến tay trái. Tuy nhiên, trường hợp này lại ít xảy ra trong thực tế. Trường hợp thường xảy ra là trường hợp dòng điện đi từ tay phải đến một trong hai chân vì phần lớn con người thuận tay phải. Hình 6. Phân lượng dòng điện qua tim. 3.5. Tần số dòng điệnDòng điện một chiều được coi là ít nguy hiểm hơn dòng điện xoay chiều và đặc biệt là dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp 50Hz 60Hz. Điều này có thể giải thích là do dòng điện tần số công nghiệp tạo nên sự rối loạn mà con người khó có thể tự giải phóng dưới tác dụng của dòng điện, dù cho nó có giá trị bé. Dòng điện tần số càng cao càng ít nguy hiểm. Dòng điện có tần số trên 500.000Hz không gây giật vì tác động nhanh hơn thời gian cảm ứng của các cơ (hiệu ứng bì) nhưng cũng có thể gây bỏng. Tác dụng đối người ở các dải tần số khác nhau được trình bày 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 dân dụng và công nghiệp Phát nhiệt, phá huỷ tế bào cơ thể 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 quanhNhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến điện trở của người và các vật cách điện xung quanh nên cũng làm thay đổi dòng điện đi qua người. Khi độ ẩm của môi trường xung quanh càng lớn thì độ dẫn điện của lớp da sẽ tăng lên, tức là điện trở người sẽ nhỏ lại. Bên cạnh độ ẩm thì mồ hôi, các chất hóa học khác sẽ làm tăng độ dẫn điện của da, cuối cùng làm giảm điện trở người và dẫn đến việc gia tăng mức độ nguy hiểm khi bị điện giật. 3.7. Điện áp cho phépVì việc bảo vệ an toàn xuất phát từ một điện áp dễ hình dung hơn giá trị dòng điện qua người, nên trong thực tế luôn đòi hỏi phải quy định các giá trị điện áp mà con người có thể chịu đựng được. Giá trị điện áp cho phép phụ thuộc vào loại mạng phân phối điện và thời gian ngắt sự cố của thiết bị bảo vệ. Chính vì vậy, đôi khi thay vì quy định điện áp cho phép, trong một số trường hợp lại quy định thời gian 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 bình thường, quy định:
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
|
