Şebeke gerilimini evlerde güvenli yapan nedir?

Elektrik mühendisliğini öğrenmeye başladığımda, öğrendiğim en önemli güvenlik yönergelerinden biri 36V üzerindeki voltajların tehlikeli olabileceğiydi. Devrelerim profesörün söylediği gibi, 120VAC batırır ve 240VAC ciddi şekilde incinir.

Artık bu voltajlar ve tehlikeleri hakkında daha fazla şey bildiğime göre, şebeke elektriği ve ne kadar güvenli olduğu konusunda kafam karıştı. İnsanların, güç kablolarını bir masanın veya kanepenin arkasındaki prizlere dokunduklarını net bir şekilde görmeden taktıklarını görüyorum - bazen daha iyi bir kavrama elde etmek için iki elinizle, elektrik laboratuvarlarımda kesin bir hayır okulda. Örneğin, sıcak ve nötr hatlar boyunca bir parmağa dokunma riski ne kadar tehlikelidir? Bir evdeki devre kesiciler buna karşı gerçekten koruma sağlıyor mu yoksa 120 / 240VAC düşündüğüm kadar tehlikeli değil mi?

Devre kesiciler, hayatı korumak için yeterli değildir. Devre kesiciler, evinizin duvarlarındaki kabloyu eritmek ve muhtemelen yangın yakalamak için vardır - devre kesiciler ve sigortalar yangını durdurma işlevini yerine getirir (ki bu da yaşam için çok tehlikelidir).

Canlı bir AC parçası ile doğrudan temas için, Birleşik Krallık'ta artık akım cihazlarımız (RCD'ler) var - bunlar AC kablolarından birinden çekilen akım ~ 20mA kadar diğerinden aşağı akımdan farklıysa, kaynağı "açar":

_{(kaynak: diyhowto.co.uk )}

AC'ye bağlı cihazların normal akımı onlarca veya daha fazla amper olacağından, açıkçası bir sigorta yararlı olmaz. Yani 10 amper alan bir cihazınız varsa ve AC iletkenlerinden birine dokunursanız , belki 20mA değerinde bir toprak akımı çekersiniz ve bu RCD'yi "dengesizleştirir" ve kaynağı keser.

Her iki terminale aynı anda dokunmak için farklı bir senaryo öngörülmelidir. Bir iletkenin (bazen nötr olarak da adlandırılır) "topraklı" olduğu AC güç sistemlerinden bahsediyorum, yani toprağa sadece birkaç voltluk bir gerilime sahip olabilir - sadece bu kabloya dokunursanız, RCD'yi açma olasılığı çok düşüktür AMA kimin umurunda - sadece vücudunuza en iyi şekilde yerleştirilen birkaç volt ve neredeyse hiç akım akmayacak. Bunun yerine her iki AC kablosuna (canlı ve nötr) dokunduysanız, canlıdan alınan ve hala nötr ve RCD triplerinden gelen toprak akımından önemli ölçüde daha büyük bir toprak akımı olacaktır.

Tüm bu ~ 20mA söyledikten sonra, sadece 100 milisaniyenin altında olsa bile hala acı çekecek. Ölümcül olacak mı - muhtemelen kalp şikayeti olan insanlar için ama bu insanlar bir konektörü körü körüne bir sokete sokmak için masa altında dolaşıyor olacaklar mı?

Topraktan "izole edilmiş" AC sistemler için, herhangi bir kabloya dokunmak neredeyse hiç fark edilmeyecektir, ancak her ikisine de dokunmak bir RCD'yi açmayacak ve ciddi bir tehlike altında olacaksınız - akım akışı doğrudan vücuttan ve iletkenden kondüktör. Neyse ki bu tür kurulumlar çok yaygın değil ama kesinlikle duyulmuyor. Nötr-toprak bağını kaybetmek bu soruna neden olabilir.

Avrupa'nın bazı bölgelerinde (Almanya ve Fransa'yı biliyorum), konektörler, konektörle çalışırken sizi zorla çalışsa bile kazayla şebekeye dokunmaya karşı koruyacak şekilde yapılır:

(resim wikimedia ve kamu malı)

Bu özel soket Almanya'da kullanılmaktadır. Fransa, dünyanın yanlarda (görüntüde “2” etiketli) değil, kalın bir pim olduğu, biraz farklı bir formata (resimde gösterilen fiş ile uyumlu değil, ancak başka bir benzer fiş ile) sahiptir. soketten ortaya çıkıyor.

Soket gömülü olduğundan, takarken veya çıkarırken sıcak pimlere dokunmak mümkün değildir. Dokunulabilen tek metal parçalar toprak potansiyelindedir ve sıcak teller bağlanmadan önce bağlanır.

Bir Schuko ile şok olmanın tek yolu, deliklerden birine iletken bir şey doldurmaktır. Küçük çocukların bunu yapmasını önlemek için, güvenlik kaplamaları mevcuttur (ve anahtarlı uzatma kabloları genellikle yerleşik bir koruma ile birlikte gelir).

Ek olarak, @Andy aka tarafından tarif edilen RCD'ler de kullanılır.

@Venny'nin açıkladığı gibi, ince iki pimli fişlerin ( Europlugs ) yalnızca pimlerin uzak ucunda metal vardır.

Evlerde, işyerlerinde ve okullarda güvenli kılan şey : Şebeke elektriğini, çeşitli ulusal ve uluslararası standartların uyguladığı katı tasarım kılavuzları dışında güvenli kılmaz. Amerika Birleşik Devletleri'nde, NEC veya Ulusal Elektrik Yasası evlerin nasıl kablolanacağını ve hangi cihazlara izin verilip kullanılmasına izin verilmediğini belirler. Kablolamanın nasıl çalıştırılacağı, nasıl destekleneceği, sonlandırılacağı, kapatılacağı, bir senaryo için hangi tel türlerine izin verildiği vb.

Duvarınızdaki priz kutusundan (priz takan kutu) televizyon gibi bir cihaza kadar herhangi bir şey olabilen bir elektrikli cihaz için çeşitli standartlara uymalıdır. Bunlar çeşitli özel ve resmi kurumlar tarafından geliştirilen ve sürdürülen standartlardır, çoğu IEC gibi uluslararasıdır. ABD'deki bir örnek Underwriters (UL) Laboratuvarları ve İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA) olacaktır.

Sizi güvende tutan, üreticiler ve bu çeşitli ajanslar arasındaki işbirliğidir. Bu, şebeke voltajına bağlı bir cihazın amaçlanan rolü için güvenli olmasını sağlar.

Bu güvenli kullanım sona erdiğinde: Şebeke elektriğiyle çalışmaya başladığınızda, örneğin çevrimdışı bir anahtarlama güç kaynağı geliştiren bir mühendissiniz, o zaman SİZİN kendi güvenlik ajansınızsınız. Dikkatli olmanız ve temel önlemleri almanız gerekir.

Başka ne güvenli kılıyor: Eğitim. Hayatın başlarında, onunla uğraşmamanız söylenir. Çıkışlarda, lamba prizlerinde veya tost makinelerinde yapışan çatal veya parmaklar yok. Bu, erken yaşta çoğu çocuğa öğretilir. Yine de, bazılarımız biraz daha meraklıydık ve bu öğretileri görmezden geldik. Acıtıyordu ama bizi somun ve cıvataları öğrenmekle ilgilenmek için harika bir yol açtı.

Toprak arızası devre kesicileri genellikle sadece ıslak konumlara bağlı cihazlara sahip devreler için kullanılır. Bir banyo veya mutfak gibi bir lavabonun yakınındaki herhangi bir çıkışta GFCI'ler olacaktır. Ayrıca bir evin dışında bulunan prizler GFCI korumalı olmalıdır. Ama bunu varsaymayın. GFCI'lerin görevi son zamanlarda yapıldı ve birçok eski evin yükseltilmesi gerekmedi ya da zahmete girmedi.

Her iki bacağın akımını ölçerek çalışırlar. Akım, cihazdan bir şekilde çıkarılmadığı sürece her iki bacakta daima eşittir. GFCI dengesizliği tespit eder ve bir devre kesici açar.

Fişler karşısında şok olan kullanıcılarda: ABD stili NEMA 5-15 Fişler, uçlar dahili kontaklarla hemen temas etmediği için genellikle yeterince güvenlidir. Bu noktada, boşluk normal olarak parmakların fişin yüzü ile tırnaklar arasına sığmayacak kadar küçüktür. Ayrıca, tapa yüzünün oldukça büyük olduğunu fark ederseniz, yüzün kenarı ile tırnaklar arasındaki mesafeyi arttırır.

Parmaklarınız hem sıcak hem de nötrden geçecekse, şok olursunuz. Aslında, akım için sıcaktan nötr ve toprağa sıcak olmak üzere iki yolunuz olacaktır. Ne kadar acıyor? Bağlı olmak. Islak mısın terli misin? o zaman belki çok acıtır hatta seni öldürür. Kuru cilt? Hızlı bir vızıltı olabilir.

Diğer düşünceler: 120V hatta 240V düşündüğünüzde o kadar yüksek değil. Güç, kulelere yarım milyon volt veya daha fazla olarak iletilir. Yerel olarak kutuplar üzerinde 2.4-28.8kV'de dağıtılır ve bazen 69kV kadar yüksek olabilir. Bu şebeke gerilimleri, kolaylık ve güvenlik arasında bir uzlaşmadır. Büyük ticari ve endüstriyel sistemlerde, 277 / 480V üç fazlı sistemler yaygındır. Kanada'da 600V üç fazlı sistemleri görmek de yaygındı (550V veya 575V sistemleri olarak da adlandırılır, biraz değişti). Bu daha yüksek voltajlar, aynı boyuttaki bir iletkeni daha fazla güç itmek içindir.

Birçok (belki de çoğu) durumda, birisi ev akımı ile temas ettiğinde, başka bir şekilde topraklanmadığını unutmayın. Aynı taraftan parmak-parmak akımı tatsızdır ve devam ederse zarar verir (bu şekilde pişirme sosislerinin videolarına bakın), ancak ölümcül değildir. Ciddi derecede tehlikeli durumlar, akımın kalpten geçtiği ve zamanlamasını bozabileceği elden ya da elden ayaktadır.

Bir masanın arkasında ya da fişin her bir ucuna bir el alması muhtemel olmayan şeylerle uğraşmak. Bu nedenle büyük risk, ikinci el ile bir yerde başka bir zemin buluyor - sıhhi tesisat, topraklanmış bir radyatör, güvenlik topraklamasına bağlı metal kasaya sahip bir şey. İstatistikler göz önüne alındığında kesinlikle mümkün ancak görünüşe göre oldukça nadirdir.

Yetersiz olan ancak kabul ettiğimiz birçok şey var çünkü onları yeniden tasarlamak yatırım yapmak istediğimizden daha fazla sorun olacaktı. Bu onlardan biri gibi görünüyor. Büyük kurulum tabanı göz önüne alındığında, GFCI'leri kurmak birkaç milyar prizi ve bunlara uygun fişleri değiştirmeye çalışmaktan daha kolaydır.

(Dokunarak yeniden voltaj verin: Büyükbabam asansör onarımı yaparken ortaklarından birinin bir elini güvenli bir şekilde yoldan çıkararak, diğer eline iki parmağını yalayarak bir devrenin voltajını kontrol eden mutlak bir manyak olduğunu bildirdi. Teori, bu hareketli temasın, canlı bir iletkeni kavrayan bir el kasları kasıldığında meydana gelebilecek kilitleme riskini önlediği ve temasın dokuya önemli ölçüde zarar vermeyecek kadar kısa tutulduğu teorisiydi. ancak yukarıda belirttiğim noktayı gösterir: merkezi vücut çekirdeğinden akım yoksa ve voltaj kilovolt aralığında değilse, kısa bir karşılaşma muhtemelen sizi öldürmeyecektir. evde bu çocuklar!)

120V'nin 240V'dan "daha güvenli" olduğunu varsaymayın. İkisi de öldürebilir! Ve bu voltajlarda çok az akım gerektirir (yani, elektrokute için 1/10 amp yeterlidir). Yangınlara neden olabilecek devrelerin aşırı yüklenmesini önlemek için devre kesiciler ve sigortalar vardır. Bu nedenle mutfak, banyo, garaj ve havuz / sauna alanları gibi bazı alanlarda takılı bir cihazın suya düşme olasılığı bulunan GFCI (topraklama hatası devre kesici) kesicileri veya prizleri kullanılır. İnsanları elektrik çarpmalarına karşı korumak için ek bir özelliğe sahiptirler. Düzgün takıldığında, 5mA (1 / 200A) 'dan fazla kaçak akım tespit edilirse devreyi açar (açar). Fişlere gelince, metal (elektriksel olarak iletken) parçaları takarken veya çıkarırken asla tutmayın.

Besleme gerilimleri bir uzlaşmadır. Daha yüksek voltajlar daha fazla şok tehlikesi ve elektriğin daha fazla "zıplaması" anlamına gelir, ancak daha düşük voltajlar daha yüksek akımlar anlamına gelir, bu da daha yüksek kayıplar ve daha fazla yangın tehlikesi anlamına gelir.

Hemen hemen tüm dünya 100V ve 240V arasında şebeke voltajları seçti. Bu voltajlar, çok fazla zıplamayacak kadar düşükken ve birçok şok kurbanının hayatta kalabilmesi için kayıpları ve yangın riskini kontrol altında tutacak kadar yüksektir (hiçbir şekilde garanti edilmese de ŞEHİRLERİNİZE ŞOKLAR VERMEYİN)

Fişler ve prizler, pimleri canlıyken dokunma riskini azaltmak için tasarlanmıştır. Birinci dünyadaki ~ 230V ülkeleri, bu konuda ~ 115V ülkelerinden veya daha az gelişmiş ülkelere göre daha fazla uzama eğilimindedir.

Şebekeden kesilen elektrik şoklarından ölüm olasılığı için güvenilir bir istatistik olduğundan şüpheliyim, çünkü bu tür şoklardan kurtulan insanların büyük çoğunluğunun resmi olarak rapor etmediğinden eminim, ancak konuştuğum çoğu elektrikçi, elektrik şokundan ölümler İngiltere'de (yaşadığım yer) yılda bir avuç düzeydedir.

Mumlar ve gaz aydınlatması gibi elektriğe alternatiflerin de risksiz olmadığını unutmayalım.