Điều gì làm cho điện áp chính an toàn trong nhà?

Khi tôi bắt đầu học về kỹ thuật điện, một trong những hướng dẫn an toàn quan trọng nhất mà tôi học được là điện áp trên 36V có thể nguy hiểm. Như giáo sư mạch của tôi đã nói, 120VAC sẽ chích và 240VAC sẽ bị tổn thương nghiêm trọng.

Bây giờ tôi đã biết nhiều hơn về các điện áp này và sự nguy hiểm của chúng, tôi bối rối về điện lưới và mức độ an toàn của nó. Tôi thường thấy mọi người (không) cắm dây cáp điện vào các ổ cắm phía sau bàn hoặc ghế dài mà không nhìn rõ những gì họ đang chạm vào - đôi khi bằng hai tay để nắm chặt hơn, không có gì chắc chắn trong phòng thí nghiệm điện của tôi ở trường. Làm thế nào nguy hiểm là nguy cơ, ví dụ, chạm một ngón tay trên cả hai đường nóng và trung tính? Các bộ ngắt mạch trong một ngôi nhà có thực sự bảo vệ chống lại điều này, hoặc là 120 / 240VAC không hoàn toàn nguy hiểm như tôi nghĩ?

Cầu dao không đủ để bảo vệ sự sống. Bộ ngắt mạch ở đó để ngăn chặn dây cáp trong tường nhà bạn bị nóng chảy và có thể bắt lửa - cầu dao và cầu chì thực hiện chức năng ngăn chặn đám cháy (tất nhiên cũng rất nguy hiểm đến tính mạng).

Để tiếp xúc trực tiếp với bộ phận AC trực tiếp, tại Vương quốc Anh, chúng tôi có các thiết bị dòng điện dư (RCD) - những "chuyến đi" này cung cấp nếu dòng điện được lấy xuống một trong các dây AC khác với dòng điện xuống dòng kia khoảng ~ 20mA:

_{(nguồn: diyhowto.co.uk )}

Rõ ràng một cầu chì sẽ không hữu ích vì dòng điện thông thường của các thiết bị được gắn vào AC sẽ là hàng chục ampe trở lên. Vì vậy, nếu bạn có một thiết bị mất 10 ampe và bạn chạm vào một trong các dây dẫn AC, bạn sẽ vẽ một dòng điện trái đất có thể là 20mA và điều này sẽ "làm mất cân bằng" RCD và làm mất nguồn cung cấp.

Đối với việc chạm vào cả hai thiết bị đầu cuối đồng thời, một kịch bản khác phải được dự kiến. Tôi đang nói về hệ thống điện xoay chiều trong đó một dây dẫn (đôi khi được gọi là trung tính) là "đất" tức là nó có thể có điện áp chỉ một vài volt đến trái đất - nếu bạn chỉ chạm vào dây này thì rất khó có thể vấp phải RCD NHƯNG ai quan tâm - đó chỉ là một vài vôn đặt trên cơ thể bạn tốt nhất và hầu như không có dòng điện nào chảy qua. Nếu thay vào đó, bạn chạm vào cả hai dây AC (sống và trung tính) thì sẽ có một dòng đất được lấy từ nguồn sống vẫn lớn hơn đáng kể so với dòng trái đất từ ​​các chuyến đi trung tính và RCD.

Đã nói tất cả những điều này ~ 20mA vẫn sẽ bị đốt ngay cả khi nó chỉ dành cho phụ 100 mili giây. Nó sẽ gây chết người - có thể với những người bị than phiền nhưng những người dân đó sẽ lục lọi dưới bàn làm việc để mù quáng đẩy một đầu nối vào ổ cắm?

Đối với các hệ thống AC "cách ly" với trái đất, việc chạm vào bất kỳ một dây nào sẽ hầu như không đáng chú ý, nhưng chạm vào cả hai sẽ không gây ra RCD và bạn sẽ gặp nguy hiểm nghiêm trọng - dòng chảy sẽ trực tiếp qua cơ thể và từ dây dẫn đến Nhạc trưởng. May mắn thay, các loại cài đặt này không phổ biến nhưng chắc chắn không phải là chưa từng nghe thấy. Mất liên kết trái đất trung tính có thể gây ra vấn đề này.

Ở một số vùng của Châu Âu (tôi biết về Đức và Pháp), các đầu nối được chế tạo theo cách bảo vệ bạn khỏi chạm vào nguồn điện một cách tình cờ, ngay cả khi cố gắng hết sức, trong khi làm việc với đầu nối:

(hình ảnh là từ wikidia và phạm vi công cộng)

Ổ cắm đặc biệt này được sử dụng ở Đức. Pháp có định dạng hơi khác (không tương thích với phích cắm được hiển thị trong hình ảnh, nhưng với một dạng phích cắm tương tự khác) trong đó trái đất không nằm ở hai bên (được dán nhãn là hình ảnh 2 trên hình ảnh) mà là một chiếc ghim dày nổi lên từ ổ cắm.

Khi ổ cắm được nhúng, không thể chạm vào các chân nóng trong khi cắm hoặc rút phích cắm. Các bộ phận kim loại duy nhất có thể chạm vào là tiềm năng trái đất và kết nối trước khi các dây nóng kết nối.

Cách duy nhất để gây sốc với Schuko là nhét thứ gì đó vào một trong các lỗ. Để bảo vệ trẻ nhỏ khỏi việc đó, có sẵn các miếng đệm an toàn (và các dải nguồn thường đi kèm với bảo vệ tích hợp).

Ngoài ra, các RCD như được mô tả bởi @Andy aka cũng được sử dụng.

Theo nhận xét của @venny, phích cắm hai chân mỏng ( Europlugs ) chỉ có kim loại ở đầu xa của chân.

Điều gì làm cho nó an toàn trong gia đình, doanh nghiệp và trường học: Không có gì làm cho nguồn điện an toàn ngoài các hướng dẫn thiết kế nghiêm ngặt được thi hành theo các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế khác nhau. Tại Hoa Kỳ, Bộ luật Điện tử Quốc gia hoặc NEC quy định cách các ngôi nhà được nối dây và những thiết bị nào được phép và không được phép sử dụng. Nó chi phối những thứ như cách chạy dây, cách hỗ trợ, chấm dứt, bao vây, loại dây nào được phép cho một kịch bản, v.v.

Đối với một thiết bị điện, có thể là bất cứ thứ gì từ hộp đựng (hộp gắn ổ cắm) trong tường của bạn đến một thiết bị như tivi phải tuân theo các tiêu chuẩn khác nhau. Đây là những tiêu chuẩn được phát triển và duy trì bởi các cơ quan chính phủ và tư nhân khác nhau, nhiều trong số chúng là quốc tế như IEC. Một ví dụ ở Hoa Kỳ sẽ là Phòng thí nghiệm Underwriters (UL) và Cơ quan quản lý an toàn và sức khỏe nghề nghiệp (OSHA).

Điều giữ cho bạn an toàn là sự hợp tác giữa các nhà sản xuất và các cơ quan khác nhau. Điều này đảm bảo rằng một thiết bị được kết nối với điện áp nguồn là an toàn để sử dụng trong vai trò dự định của nó.

Khi việc sử dụng an toàn kết thúc: Một khi bạn bắt đầu làm việc với nguồn điện lưới, ví dụ bạn là kỹ sư đang phát triển nguồn cung cấp điện chuyển mạch ngoại tuyến, thì BẠN là cơ quan an toàn của riêng bạn. Bạn phải cẩn thận và làm theo các biện pháp phòng ngừa cơ bản.

Những gì khác làm cho nó an toàn: Giáo dục. Đầu đời bạn được khuyên đừng lộn xộn với nó. Không dính dĩa hoặc ngón tay bên trong ổ cắm, ổ cắm đèn hoặc lò nướng bánh. Điều này được dạy cho hầu hết trẻ em khi còn nhỏ. Mặc dù vậy, một số người trong chúng tôi đã tò mò hơn một chút và bỏ qua những lời dạy đó. Nó đau nhưng đã dẫn chúng tôi xuống một con đường tuyệt vời để trở nên quan tâm đến việc tìm hiểu các loại hạt và bu lông của nó.

Các ngắt mạch lỗi nối đất thường chỉ được sử dụng cho các mạch sẽ có các thiết bị được kết nối với chúng ở các vị trí ẩm ướt. Bất kỳ cửa hàng nào gần bồn rửa như trong phòng tắm hoặc nhà bếp đều sẽ có GFCI. Ngoài ra các cửa hàng nằm ở bên ngoài của một ngôi nhà sẽ được bảo vệ GFCI. Nhưng KHÔNG ĐÁNH GIÁ điều đó. Nhiệm vụ cho GFCI là gần đây và nhiều ngôi nhà cũ không phải hoặc không bận tâm nâng cấp.

Họ làm việc đơn giản bằng cách đo dòng điện của cả hai chân. Dòng điện luôn luôn bằng nhau ở cả hai chân trừ khi nó bằng cách nào đó làm cho nó ra khỏi thiết bị. GFCI phát hiện sự mất cân bằng và mở một bộ ngắt mạch.

Khi người dùng bị sốc bởi các phích cắm: Các phích cắm Nema 5-15 kiểu Mỹ thường đủ an toàn vì các ngạnh không liên lạc ngay với các liên hệ nội bộ. Tại thời điểm đó, khoảng cách thông thường là quá nhỏ để ngón tay vừa khít giữa mặt của phích cắm và ngạnh. Ngoài ra, nếu bạn nhận thấy mặt cắm khá lớn sẽ làm tăng khoảng cách giữa cạnh của mặt và các ngạnh.

Nếu ngón tay của bạn làm cho nó nóng cả trung tính và nóng thì bạn sẽ bị sốc. Trong thực tế, bạn sẽ có hai con đường cho hiện tại, nóng đến trung tính và nóng xuống đất. Nó đau bao nhiêu Phụ thuộc. Bạn ướt hay ra mồ hôi? sau đó có lẽ nó sẽ làm tổn thương rất nhiều hoặc thậm chí giết chết bạn. Da khô? Nó có thể là một sting ù nhanh chóng.

Những suy nghĩ khác: 120V hoặc thậm chí 240V không cao khi bạn nghĩ về nó. Điện được truyền ở mức nửa triệu volt trên các tháp trở lên. Nó được phân phối cục bộ ở mức 2,4-28,8kV trên các cực và đôi khi có thể cao tới 69kV. Những điện áp chính là một sự thỏa hiệp giữa sự thuận tiện và an toàn. Trong các hệ thống thương mại và công nghiệp lớn, hệ thống ba pha 277 / 480V là phổ biến. Ở Canada, người ta thường thấy các hệ thống ba pha 600V (còn được gọi là hệ thống 550V hoặc 575V, nó thay đổi một chút). Những điện áp cao hơn đó là để đẩy nhiều điện hơn xuống một dây dẫn có cùng kích thước.

Hãy nhớ rằng trong nhiều trường hợp (có thể là hầu hết), khi ai đó tiếp xúc với dòng điện trong nhà, họ không có căn cứ. Dòng ngón tay trên cùng một bàn tay là khó chịu, và gây hại nếu tiếp tục (xem video xúc xích nấu ăn theo cách này), nhưng không gây chết người. Các tình huống nguy hiểm nghiêm trọng là tay trong tay hoặc tay chân, nơi dòng điện đi qua tim và có thể phá vỡ thời gian của nó.

Loay hoay sau bàn làm việc hoặc bất cứ điều gì không có khả năng để có được một tay vào mỗi ngạnh của phích cắm. Vì vậy, rủi ro lớn ở đó là tìm một mặt đất khác ở đâu đó bằng ống nước cũ, bộ tản nhiệt nối đất, thứ gì đó có vỏ kim loại kết nối với mặt đất an toàn. Chắc chắn có thể nhưng dường như khá hiếm khi đưa ra số liệu thống kê.

Có nhiều thứ không tối ưu nhưng chúng tôi chấp nhận vì thiết kế lại chúng sẽ rắc rối hơn chúng tôi muốn đầu tư. Đây dường như là một trong số họ. Với cơ sở cài đặt khổng lồ, việc cài đặt GFCI dễ dàng hơn là cố gắng thay thế một vài tỷ ổ cắm và phích cắm để khớp với chúng.

(Điện áp lại bằng cảm ứng: Ông tôi báo cáo rằng khi ông đang sửa chữa thang máy, một trong những đối tác của ông là một kẻ điên hoàn toàn, người thường kiểm tra điện áp của mạch điện bằng cách đưa một tay ra khỏi đường một cách an toàn, liếm hai ngón tay trên bàn tay kia và nhanh chóng quét chúng qua các thiết bị đầu cuối. Lý thuyết là sự tiếp xúc chuyển động này đã ngăn ngừa rủi ro khóa có thể xảy ra khi các cơ co lại trong tay đang giữ một dây dẫn sống và giữ cho tiếp xúc đủ ngắn để không làm tổn thương mô. Cách tiếp cận, nhưng nó cho thấy điểm tôi đã nêu ở trên: nếu bạn không có dòng điện qua lõi cơ thể trung tâm và điện áp không tăng trong phạm vi kilovolt, một cuộc chạm trán ngắn có thể sẽ không giết bạn. Có lẽ. cái này ở nhà đi, trẻ con!)

Đừng cho rằng 120V là "an toàn" hơn 240V. Cả hai đều có thể giết! Và phải mất rất ít dòng điện ở các điện áp này (tức là 1/10 amp là đủ để điện giật). Bộ ngắt mạch và cầu chì ở đó để ngăn chặn các mạch bị quá tải có thể gây ra hỏa hoạn. Đây là lý do tại sao các bộ ngắt hoặc ổ cắm GFCI (bộ ngắt mạch chạm đất) được sử dụng ở một số khu vực như nhà bếp, phòng tắm, nhà để xe và hồ bơi / phòng tắm hơi, nơi có khả năng thiết bị cắm có thể rơi vào nước. Họ có một tính năng bổ sung để giúp bảo vệ mọi người khỏi các cú sốc điện. Khi được cài đặt đúng cách, chúng sẽ ngắt (mở) mạch nếu phát hiện dòng điện đi lạc vượt quá 5mA (1 / 200A). Đối với phích cắm, không bao giờ xử lý các bộ phận kim loại (dẫn điện) khi cắm hoặc tháo chúng.

Điện áp cung cấp là một thỏa hiệp. Điện áp cao hơn có nghĩa là nguy cơ sốc hơn và khả năng điện "nhảy" xa hơn nhưng điện áp thấp hơn có nghĩa là dòng điện cao hơn có nghĩa là tổn thất cao hơn và nguy cơ hỏa hoạn cao hơn.

Gần như toàn thế giới đã chọn điện áp lưới giữa 100V và 240V. Các điện áp này đủ cao để kiểm soát tổn thất và rủi ro hỏa hoạn trong khi vẫn đủ thấp để không nhảy xa và để nhiều nạn nhân bị sốc sống sót (mặc dù điều đó không có nghĩa là được bảo đảm, ĐỪNG ĐI CHO BẠN NHỮNG BỆNH NHÂN CỦA BẠN

Phích cắm và ổ cắm được thiết kế để giảm nguy cơ chạm vào chân khi chúng còn sống. Các quốc gia ~ 230V trong thế giới đầu tiên có xu hướng đi đến chiều dài lớn hơn so với các quốc gia ~ 115V hoặc các quốc gia kém phát triển hơn.

Tôi nghi ngờ có bất kỳ số liệu thống kê đáng tin cậy nào về xác suất tử vong do các cú sốc điện từ nguồn điện vì tôi chắc rằng phần lớn những người sống sót sau những cú sốc như vậy không chính thức báo cáo về họ nhưng hầu hết các điện tử mà tôi nói đều cho biết rằng họ đã mắc phải ít nhất một cú sốc từ sự nghiệp chính trong sự nghiệp của họ trong khi những cái chết vì điện giật ở mức độ một năm ở Anh (nơi tôi sống).

Đừng quên rằng các lựa chọn thay thế cho điện như nến và ánh sáng khí cũng không có rủi ro.