Що робить мережу напруги безпечною в будинках?

Коли я почав вивчати електротехніку, одне з найважливіших правил безпеки, яке я дізнався, - напруги понад 36 В можуть бути небезпечними. Як стверджував мій професор, 120VAC буде жаліти, а 240VAC серйозно зашкодить.

Тепер, коли я знаю більше про ці напруги та їх небезпеку, я плутаюся в електромережі та наскільки це безпечно. Я часто бачу, як люди (не) підключають силові кабелі до розеток, що знаходяться за столом або на дивані, не чітко розуміючи, до чого вони торкаються - іноді двома руками, щоб отримати краще зчеплення, чіткий ні-ні в моїх електричних лабораторіях в школі. Наскільки небезпечний ризик, наприклад, доторкнутися пальцем по гарячих та нейтральних лініях? Чи справді автоматичні вимикачі в будинку захищають від цього, чи це 120 / 240VAC не так небезпечно, як я думаю?

Автоматичних вимикачів недостатньо для захисту життя. Автоматичні вимикачі є для того, щоб зупинити розтоплення кабелю в стінах вашого будинку і, можливо, попадання вогню - автоматичні вимикачі та запобіжники виконують функцію зупинки пожежі (що, звичайно, також дуже небезпечно для життя).

Для прямого контакту з живою частиною змінного струму у Великобританії у нас є пристрої залишкового струму (RCD) - це "відключення" живлення, якщо струм, знятий одним з проводів змінного струму, відрізняється від струму вниз на інший на ~ 20mA:

_{(джерело: diyhowto.co.uk )}

Очевидно, що запобіжник не буде корисним, оскільки нормальний струм пристроїв, підключених до змінного струму, становитиме десятки і більше ампер. Тож якщо у вас прилад, що приймає 10 ампер, і ви торкнулися одного з провідників змінного струму, ви намалюєте струм заземлення, можливо, 20 мА, і це "врівноважить" RCD і відключить подачу.

Що стосується дотику до обох терміналів одночасно, слід передбачити інший сценарій. Я говорю про системи живлення змінного струму, де один провідник (іноді його називають нейтральним) "земляний", тобто він може мати напругу всього пару вольт до землі - якщо ви торкнулися лише цього проводу, то це малоймовірно, що вимкнете RCD АЛЕ кому це байдуже - це всього лише кілька вольт, які в кращому випадку покладені на ваше тіло, і навряд чи тече струм. Якщо замість цього ви торкнулися обох проводів змінного струму (живого та нейтрального), то буде відведений струм заземлення, відібраний від струму, який все ще значно більший за струм землі від нейтралі та відключення RCD.

Сказавши все це ~ 20mA все ще буде жаліти, навіть якщо це буде лише за 100 мілісекунд. Це буде летально - можливо, людям із серцевими скаргами, але чи будуть люди, котрі копаються під робочим столом, щоб сліпо засунути роз'єм у розетку?

Для систем змінного струму, які "ізольовані" від землі, дотик до будь-якого одного дроту навряд чи буде помітний, але дотик до обох не призведе до відключення УЗО, і ви будете в серйозній небезпеці - струм струму буде безпосередньо через корпус і від провідника до провідник. На щастя, подібні установки не дуже поширені, але, безумовно, не чуті. Втрата нейтрально-земного зв'язку може спричинити цю проблему.

У деяких частинах Європи (я знаю Німеччину та Францію) роз'єми зроблені таким чином, щоб захистити вас від випадкового дотику до мережі, навіть якщо ви намагаєтесь, працюючи з роз'ємом:

(зображення із Вікімедії та загальнодоступного домену)

Саме ця розетка використовується в Німеччині. У Франції є дещо інший формат (який не сумісний із вилкою, зображеною на зображенні, а з іншою, подібною формою штепсельних вилок), де земля розташована не з боків (з написом "2" на зображенні), а як товста шпилька що виходять з розетки.

Оскільки розетка вбудована, не можна торкатися гарячих штифтів під час підключення чи відключення штепсельної вилки. Єдині металеві деталі, які є дотиковими, - це земляний потенціал, і з'єднуються перед тим, як підключити гарячі дроти.

Єдиний спосіб отримати шок за допомогою Шуко - набити щось, що веде в одну з дірок. Щоб уберегти маленьких дітей від цього, доступні вкладиші (і смуги живлення часто поставляються із вбудованим захистом).

Крім того, також використовуються RCD, описані в @Andy aka .

Як зауважує @venny, тонкі двожильні штекери ( Europlugs ) мають металеві лише на дальньому кінці штифтів.

Що робить його безпечним у будинках, компаніях та школах: Ніщо не забезпечує електромережу безпечною, окрім суворих інструкцій щодо дизайну, що застосовуються різними національними та міжнародними стандартами. У Сполучених Штатах НЕК або Національний електричний кодекс диктують, як будинки потрібно проводити, і які пристрої дозволено, а чи не дозволяється їх використовувати. Він регулює такі речі, як проводка проводки, як вона повинна підтримуватися, припинятися, закриватися, які типи проводів дозволені для сценарію тощо.

Для електричного пристрою, який може бути будь-яким - від розеткової коробки (коробки, яка монтує розетку) у вашій стіні, до пристрою, як телевізор, повинно відповідати різним стандартам. Ці стандарти розроблені та підтримуються різними приватними та державними установами, багато з них є міжнародними, такими як IEC. Прикладом у США можуть бути лабораторії андеррайтерів (UL) та управління охорони праці та охорони праці (OSHA).

Захищає вас співпраця виробників та цих різних агентств. Це гарантує безпеку використання приладу, підключеного до електромережі, за призначенням.

Там, де це безпечне використання закінчується: Після того, як ви почнете працювати з мережевою мережею, наприклад, ви інженер, що розробляє електромережу без комутації, ви ВАШ власне агентство з безпеки. Ви повинні бути обережними та дотримуватися основних запобіжних заходів.

Що ще робить його безпечним: освіта. На початку життя вам кажуть, що з цим не возитися. Ніяких стирчать вилок або пальців всередині торгових точок, розеток для світильників або тостерів. Цьому навчають більшість дітей у ранньому віці. Хоча деякі з нас були трохи цікавішими і ігнорували ці вчення. Це боляче, але призвело нас до фантастичного шляху до зацікавленості в вивченні його гайок і болтів.

Переривники замикання на землю, як правило, використовуються лише для ланцюгів, які мають прилади, підключені до них вологі місця. Будь-які торгові точки біля раковини, наприклад, у ванній або на кухні, матимуть GFCI. Також торгові точки, розташовані на зовнішній стороні будинку, повинні бути захищені GFCI. Але НЕ ВИМОГАЙТЕ це. Мандат для GFCI останній, і багато старих будинків не потребували або не намагалися модернізувати.

Вони працюють просто, вимірюючи струм обох ніг. Струм завжди рівний на обох ніжках, якщо це якимось чином не виводить з приладу. GFCI виявляє дисбаланс і відкриває вимикач.

Користувачі, які отримують шок від штепсельних вилок: Штепсельні розетки в стилі США NEMA 5-15, як правило, досить безпечні, оскільки зубці не контактують з внутрішніми контактами. У цей момент зазор зазвичай є занадто малим, щоб пальці помістилися між обличчям пробки і зубцями. Крім того, якщо ви помітили, шток вилки досить великий, що збільшує відстань між краєм обличчя та зубцями.

Якщо ваші пальці зможуть проникнути як через гаряче, так і нейтрально, то ви отримаєте шок. Насправді у вас було б два шляхи для струму, гарячий до нейтрального та гарячий заземлення. Скільки це болить? Залежить. Ви мокрий або пітливий? то, можливо, це дуже зашкодить або навіть уб’є вас. Суха шкіра? Це може бути швидке гудіння жала.

Інші думки: 120V чи навіть 240V не так високо, коли ви думаєте про це. Потужність передається на півмільйона вольт на вежах і більше. Він локально поширений на полюсах 2.4-28.8 кВ, а іноді може досягати і 69 кВ. Ці напруги мережі є компромісом між зручністю та безпекою. У великих комерційних та промислових системах поширені трифазні системи 277 / 480В. У Канаді було прийнято бачити трифазні системи потужністю 600 В (також їх називають 550В або 575В, вони дещо змінювались). Ці більш високі напруги були для відштовхування більшої потужності в провіднику такого ж розміру.

Пам’ятайте, що у багатьох (можливо, у більшості) випадках, коли хтось контактує з будинковим струмом, вони інакше не обґрунтовані. Струм від пальців до пальця на одній руці неприємний та згубний, якщо триває (див. Відео про приготування ковбас таким чином), але не смертельний. Серйозно небезпечні ситуації - це рука до рук, або рука з ноги, де струм проходить через серце і може порушити його час.

Поводячись за столом чи іншим, навряд чи вдасться по одній руці на кожен з зубців вилки. Тому великий ризик знайти іншу землю десь другою рукою - сантехніка, заземлений радіатор, щось із металевим корпусом, підключеним до безпечної землі. Безумовно, але, мабуть, досить незвично з огляду на статистику.

Є багато речей, які є неоптимальними, але які ми приймаємо, оскільки їх перепроектування було б більше проблем, ніж ми хочемо інвестувати. Це, здається, одне з них. Враховуючи масивну базу для встановлення, простіше встановити GFCI, ніж намагатися замінити кілька мільярдів розеток та штекери, щоб їх відповідати.

(Повторне напруга на дотик: Мій дід повідомляє, що коли він робив ремонт ліфтів, один з його партнерів був абсолютно маніяком, який перевіряв напругу ланцюга, покладаючи одну руку безпечно з дороги, облизуючи два пальці іншою рукою Теорія полягала в тому, що цей рухомий контакт запобігає ризику блокування, який може статися, коли м'язи стискаються в руці, яка стискає живий провідник, і тримає контакт досить коротким, щоб істотно не пошкодити тканину. підхід, але він демонструє точку, яку я зазначив вище: якщо у вас немає струму через центральне ядро ​​корпусу, і напруга не зростає в діапазоні кіловольт, коротка зустріч, ймовірно, не вб'є вас. Можливо. НЕ намагайтеся це вдома, діти!)

Не припускайте, що 120В "безпечніше", ніж 240В. Обоє можуть вбити! І для цих напруг потрібно дуже мало струму (тобто 1/10 ампер достатньо для електричного струму). Автоматичні вимикачі та запобіжники є, щоб запобігти перевантаженню ланцюгів, що може спричинити пожежу. Ось чому вимикачі або посудини GFCI (переривник замикання на землю) використовуються в деяких областях, таких як кухні, ванна кімната, гараж і басейн / сауна, де існує можливість попадання у воду приєднаного приладу. Вони мають додаткову функцію для захисту людей від ураження електричним струмом. При правильному встановленні вони відірвуть ланцюг (розімкнуть) ланцюг, якщо будуть виявлені струми перевищення 5 мА (1 / 200А). Що стосується штепсельних вилок, ніколи не обробляйте металеві (електропровідні) деталі, підключаючи їх чи знімаючи їх.

Напруги живлення є компромісом. Більш високі напруги означають більшу небезпеку удару та здатність електрики «стрибати» далі, але менша напруга означає більш високі струми, що означає більші втрати та більшу небезпеку пожежі.

Досить багато всього світу вибрали мережеві напруги між 100 В і 240 В. Ці напруги є досить високими, щоб утримати втрати та пожежну небезпеку під контролем, при цьому вони досить низькі, щоб не стрибати дуже далеко і для багатьох жертв шоку виживати (хоча це аж ніяк не гарантовано, НЕ ДАЙТЕ ДАВАННЯ ВАШИХ ШОКІВ НА ГОЛОВНЕ)

Вилки та розетки розроблені так, щоб знизити ризик торкатися штифтів, поки вони живі. Країни з ~ 230 В у першому світі, як правило, мають більшу тривалість, ніж ~ 115 В або менш розвинені країни.

Я сумніваюся, що є якась достовірна статистика щодо ймовірності смерті від електричних струмів від електромережі, тому що я впевнений, що переважна більшість людей, які вижили від таких ударів, формально не повідомляють про них, але анекдотично, більшість електриків, з якими я говорю, свідчать про те, що вони мали принаймні один шок від мережі від їхньої кар’єри, в той час як випадки смерті від ураження електричним струмом у Великобританії (де я живу) на рівні дещо на рік.

Не забувайте, що альтернативи електриці, такі як свічки та газове освітлення, також не є ризиковими.