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電流通過人體主要表現什麼效應

生活 更新时间:2025-02-12 03:02:25

當人體同時觸及不同電位的導電部分時,電位差使電流流經人體,稱為電接觸。視接觸電流的大小和持續時間的長短,它對人體有不同的效應。

IEC60479《電流通過人體時的效應》根據測試結果,規定電壓不大于1000V頻率不大于100Hz的交流電流通過人體時有以下幾個主要的效應阈值:

(1)感覺阈值 人體能感覺出的最小電流值,一般為0.5mA,此值與電流通過的持續時間長短無關。

(2)擺脫阈值 當人用手持握帶電導體時,如流過手掌心肌肉的電流超過此值,手掌心肌肉的反應将是不依人的意識擺脫帶電導體而是緊握帶電導體,從而使電流得以持續通過人體。導緻此效應的最小電流稱作擺脫阈值。此值因人而異,IEC标準對成年男性取其平均值為10mA。如不能擺脫帶電導體,在較大電流長時間作用下人體将受傷害甚至死亡,人體其他部位接觸帶電導體時可立即擺脫帶電導體,不存在電擊緻死的危險,但可能引起二次傷害,如因電擊自高處墜地而導緻傷亡。

(3)心室纖維性顫動值電流通過人體時引起的心室纖維性顫動是電擊緻死的最常見原因。引起心室纖維性顫動的最小電流稱作心室纖維性顫動(簡稱心室纖顫)阈值。此阈值與通電時間長短有關,也與人體條件、心髒功能狀況、電流在人體内通過的路徑(通常為兩手間或手、足間的路徑)等有關,但與人的性别、膚色、種族無關。

電流通過人體主要表現什麼效應(電流通過人體時的效應)1

IEC60479測試研究表明隻要小于30mA,人體就不緻因發生心室纖顫而電擊緻死。據此國際上将防電擊的高靈敏度剩餘電流動作保護器(residual current operated protective device,RCD)的額定動作電流值取為30mA。

人體接觸電流因施加于人體阻抗上的接觸電壓而産生。接觸電壓越大,阻抗越小,接觸電流越大。在設計電氣裝置時計算接觸電流很困難,而計算預期接觸電壓比較方便。因人體阻抗是随接觸電壓的增大而減小的,不是固定值。在防電擊的計算中求出的是預期接觸電壓,對于從手到足的電擊電流通路而言,預期接觸電壓是施加于人體及鞋襪、地面等阻抗之和(後兩者之和約200~1000歐姆)上的電壓,故人體實際接觸電壓常小于預期接觸電壓。但在諸如赤足和金屬導電地面之類的情況下,鞋襪和地面電阻可不計,這時實際接觸電壓即為預期接觸電壓。故預期接觸電壓為最大的接觸電壓。為确保電氣安全和簡化計算,在實際應用中接觸電壓都采用預期接觸電壓。

在幹燥條件下當接觸電壓不大于50V時,人體接觸此電壓不緻發生心室纖顫緻死,所以在幹燥環境條件下将預期接觸電壓限值取為50V。據此IEC标準将幹燥環境條件下用以防電擊的特低電壓設備的額定電壓定為48V(我國現仍沿用過去的36V緻使用電器具的技術經濟性能較差)。在潮濕環境條件下,如在施工場地、農場以及戶外照明裝置等處,由于下雨淋濕、人體皮膚阻抗降低,大于25V即可導緻引起心室纖顫的30mA以上的接觸電流,據此IEC标準将潮濕環境條件下的接觸電壓值規定為25V,而特低電壓設備的額定電壓則規定為24V。在水下或特别潮濕環境條件下,如在浴室或遊泳池等場所内,由于皮膚濕透其阻抗大幅下降人體在水下時接觸面積更大,接觸電流通道更多、更複雜,如頭顱大腦兩側的少許電位差就可緻人死亡。所以水下用電器具的額定電壓IEC标準規定僅為12V,宜為6V。

盡管幹燥和潮流濕環境條件下的人體阻抗和接觸電壓限值不同,但導緻人體心室纖顫的電流阈值都仍為30mA。這正是在幹燥和潮濕不同環境條件下,IEC标準都規定裝用同一額定動作電流不大于30mA的瞬動RCD而不要求裝用10mA或6mA RCD的原因。

人體遭受電擊時發生心室纖顫緻死的危險程度是與通過人體電流的大小及其持續時間的長短有關。由此可知,需用手持握才能工作的手持式設備(如手電鑽)和有時需用手去挪動位置的移動式設備(如落地燈)比固定式設備具有更大的電擊緻死的危險性。因在持握這類絕緣損壞的設備時,如通過人體的電流大于30mA,由于已超過擺脫電流阈值10mA,人體已不能脫離與電的接觸,若切斷電源的時間較長,超過發生心室纖顫阈值,即有可能電擊緻死。因此對于手持式設備和移動式設備,必須在相應時間内切斷電源,這正是要求在接用手持式、移動式設備的插座回路上裝用瞬動RCD的緣由。對于固定式設備和配電線路,因往往能及時擺脫故障設備其要求可适當降低,特别是對配電線路,隻需考慮故障電流産生的熱效應的危害,可在5s内切斷電源。

人如在高處接觸帶故障電壓的固定式電氣設備,因受電擊站立不穩墜地緻死。那是摔死而非電擊緻死,它被稱作電擊的二次傷害。

直流電流通過人體時同樣也會産生各種效應。直流電流的感覺阈值約為2mA。它沒有明确的擺脫阈值,隻是在人體通電和斷電的瞬間能引起類似痙攣的有疼痛感的肌肉收縮,其心室纖顫阈值:當電擊持續時間超過一個心搏周期時(約13ms),比交流的心室纖顫阈值大幾倍;當電擊持續時間少于200ms時,則幾乎與交流的心室纖顫阈值相同。

IEC标準将引起心室纖顫的直流預期接觸電壓限值取為120V。

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