مهندسی کنترل

شوك الكتریكی Electric shock هنگامی رخ می دهد كه دو عامل زیر به طور همزمان رخ دهد :
1) ابتدا فرد باید با یك سیستم حامل جریان یا یك قطعه فلزی مرتبط با سیم حامل جریان تماس داشته باشد.
2) فرد باید با زمین در ارتباط باشد.
به طور كلی هر مدار الكتریكی سه سیم دارد. سیم فاز یا سیم حامل جریان با عایق مشكی رنگ ، كه قابل تشخیص است. البته برای سیم فاز می توان از رنگ مشكی یا هر رنگ دیگری به جز سفید، سبز یا خاكستری استفاده كرد. علاوه بر سیم فاز ، یك سیم نول و یك سیم زمین نیز در مدارهای الكتریكی وجود دارد. سیم نول معمولاً با عایقی به رنگ سفید یا خاكستری قابل شناسایی است. سیم زمین نیز به صورت سیم مسی بدون روكش یا سیم با عایق سبز رنگ اجرا می شود. در سیم كشی مدارهای خانه هایی كه پیش از سال 1960 ساخته شده اند، اغلب سیم زمین در نظر گرفته نشده است.
سیم فاز در واقع خطرناك ترین سیم در مدار الكتریكی ساختمان به شمار می رود ، چون حامل بار الكتریكی بوده و به محض تماس با اجزای رسانا بار الكتریكی خود را به آن ها منتقل می كند. اما جریان الكتریكی تا زمانی كه مسیر برگشت به منبع نداشته باشد، برقرار نمی شود. سیم نول در واقع همان سیمی است كه برای ایجاد این مدار یا مسیر بسته در نظر گرفته می شود. به عبارت دیگر ، با قرار دادن كلید یك وسیله الكتریكی در وضعیت روشن ، مسیر ارتباطی بین سیم فاز و سیم نول برقرار می شود و به این ترتیب با كامل شدن مدار ، جریان الكتریكی برقرار شده و آن وسیله روشن می شود.
سیم فاز بلافاصله مسیر را حس نموده و انرژی الكتریكی را آزاد می كند. در صورتی كه هیچ عاملی موجب جلوگیری از عبور جریان در مدار نشود، بخش عمده انرژی بدون استفاده خواهد ماند. می توان گفت كه یك لامپ یا هر وسیله الكتریكی دیگری كه بین سیم فاز و نول قرار می گیرد تقریباً تمام انرژی موجود در آن مدار را مصرف می كند و به طور مجازی هیچ انرژی دیگری برای بازگشت از طریق سیم نول به منبع باقی نمی ماند. دلیل آن كه تماس دست با سیم فاز موجب ایجاد شوك الكتریكی می شود، در حالی كه سیم نول شوك الكتریكی ایجاد نمی كند نیز همین امر است.
در هنگام ایجاد شوك الكتریكی، بدن همانند سیم نول عمل كرده و مدار الكتریكی را كامل می كند. علت این مسأله آن است كه زمین به خودی خود مسیر بسیار مناسبی برای عبور جریان و كامل كردن مدار الكتریكی به شمار می رود. در واقع در چنین مواردی، سیستم الكتریكی از زمین به عنوان یك مسیر جایگزین استفاده می كند. سیم نول در تابلو برق اصلی به زمین متصل می شود. از تابلو برق اصلی ، یك سیم تا میله فولادی با روكش مسی منشعب می شود كه این میله در عمق زمین فرو می رود. در ساختمان های قدیمی نیز گاهی اوقات این سیم را به لوله آب فلزی واقع در زیر زمین متصل می كردند.
بهترین روش برای مقابله با شوك الكتریكی آن است كه اطمینان حاصل كنید كه بدن شما با زمین در ارتباط نیست. به خاطر داشته باشید كه جریان الكتریكی تنها در صورتی از بدن شما عبور خواهد كرد كه بدن شما همانند مسیر عبور جریان به زمین، عمل كند. بنابراین هیچ گاه روی زمین خیس و یا بر روی نردبانی كه روی زمین خیس قرار گرفته است با مدارها و تجهیزات الكتریكی كار نكنید. استفاده از ابزارهای برقی و سایر تجهیزات الكتریكی در محدوده سیستم های لوله كشی نیز می تواند بسیار خطرناك باشد. زیرا سیستم های لوله كشی در واقع به عنوان رابط بین بدن شما با زمین عمل می كنند كه نتیجه آن ایجاد شوك الكتریكی است.
در استاندارد NEC ، سه مشخصه برای فزایش ضریب ایمنی تجهیزات و مدارهای الكتریكی مطرح شده است :
1) اتصال تجهیزات به زمین
2) مجهز كردن سیستم به رله عیب اتصال زمین
3) استفاده از درپوش های قطبی Polarized plugs
سیم زمین تجهیزات
سیم زمین تجهیزات الكتریكی در واقع همان سیم سومی است كه پیش از این به آن اشاره شد. سیم زمین ممكن است به صورت بدون روكش و یا با روكش سبز رنگ در نظر گرفته شود. این سیم به موازات سیم های فاز و نول در مدارهای الكتریكی مورد استفاده قرار می گیرد. وجود سیم زمین را می توان از روی نوع دوشاخه ها و پریزهای به كار رفته در مدار نیز تشخیص داد. سیم زمین تجهیزات الكتریكی در واقع همان شاخه سوم دوشاخه برق است كه در سوراخ میانی پریز فرو می رود. بر مبنای نسخه جدید استاندارد NEC ، در نظر گرفتن سیم زمین برای مدار الكتریكی ساختمان های مسكونی تا سال 1960 الزامی نبود. بنابراین ممكن است در خانه های قدیمی سیم زمین در نظر گرفته نشده باشد.
هدف از به كارگیری سیم زمین بر طرف نمودن مشكل نشت جریان الكتریكی است. سیم فاز معمولاً توسط مواد عایق پوشیده می شود و به وسیله جعبه تقسیم Electrical box دیواری یا بدنه موتور یا سرپیچ تأسیسات روشنایی پوشیده می شود. به مرور زمان با فرسوده شدن تجهیزات و عایق ها ، احتمال نشت جریان افزایش می یابد.
در مواردی كه ارتعاشات یا حركت های دیگر موجب ساییده شدن عایق سیم یا قطع شدن سیم زمین تجهیزات می شود ، احتمال بروز عیب اتصال زمین در تجهیزات الكتریكی افزایش می یابد. یخچال ها و ماشین های لباسشویی قدیمی كه لرزش بسیار زیادی دارند یكی از عوامل متداول بروز این مشكل به شمار می روند. لامپ های قدیمی و پر استفاده كه عایق سیم برق آن ها به مرور زمان خشك می شد نیز در همین گروه بودند. در هنگام بروز چنین مشكلی ، احتمال قرار گرفتن سیم فاز در معرض تماس دست افراد یا برق دار شدن تمام قسمت های فلزی وسیله مربوطه بسیار زیاد است كه نتیجه آن ایجاد شوك الكتریكی خواهد بود. در صورت بروز عیب اتصال زمین ، ممكن است بدنه فلزی وسیله الكتریكی با مدار برق مرتبط شود. به این ترتیب در صورت تماس دست افراد با بدنه فلزی و یا در زمین مرطوب ، شوك الكتریكی شدیدی به فرد منتقل خواهد شد. در این وضعیت اگر دست افراد در هنگام تماس مرطوب باشد ، شوك الكتریكی حاصله بسیار شدید و كشنده خواهد بود. در نتیجه ، سازندگان تجهیزات الكتریكی توصیه می كنند كه بدنه فلزی تجهیزات الكتریكی از طریق اتصال به سیستم ارت به زمین متصل شود. به همین منظور نیز تولید كنندگان تجهیزات یاد شده از پریزهای سه شاخه استفاده می كنند. به این ترتیب دو رشته از سیم ها به وسیله برقی و یك رشته به بدنه فلزی متصل می شود كه اتصال وسیله برقی به زمین را تأمین می كند.
سیم زمین در كنار سیم فاز و سیم نول اجرا می شود و به اجزای فلزی مانند جعبه های تقسیم ، خروجی ها و ابزارها و تجهیزات برقی كه قابلیت انتقال جریان الكتریكی در هنگام نشت جریان را دارند متصل می شود. كاری كه سیم زمین تجهیزات انجام می دهد آن است كه جریان نشتی ایجاد شده را تخلیه نموده و درست همانند سیم نول ، مسیر برگشت به تابلو برق اصلی را تأمین می كند. در عمل ، در صورت عبور جریان نشتی از طریق سیم زمین ، فیوز یا قطع كننده تعبیه شده در مدار فعال شده و جریان را قطع می كند. قطع شدن جریان در این مرحله در واقع نشانه وجود یك عیب اساسی در مدار است كه باید در اولین فرصت بر طرف شود.
برای استفاده از پریزهای سه شاخه كه قابلیت اتصال سیم زمین را هم دارند و نیز به منظور تأمین مسیر زمین ایمن ، بر مبنای استاندارد NEC ، باید از پریزهای برق متصل به زمین استفاده شود ، همچنین سیم كشی مدار با در نظر گرفتن مسیر زمین به صورت مجزا از سیم نول انجام پذیرد. در استانداردهای الكتریكی تصریح شده است كه تمامی مدارهای 120 ولت باید مجهز به سیم اتصال به زمین باشند. رعایت این نكته مانع از ایجاد شوك الكتریكی به واسطه تماس دست افراد با اجزای رسانا مانند كلیدها ، جعبه های تقسیم و درپوش های فلزی می شود.
نادیده گرفتن سیم زمین تجهیزات
در خانه های قدیمی با پریزهای دو شاخه ، اغلب با مشكل چكونگی اتصال سه شاخه تجهیزات الكتریكی به پریز مواجه می شویم. از طرفی خارج كردن شاخه سوم و كنار گذاشتن مسیر اتصال زمین موجب كاهش ایمنی تجهیزات و افزایش احتمال ایجاد شوك الكتریكی می شود.
تعویض پریزهای دوشاخه قدیمی با پریزهای جدید سه شاخه متصل به زمین كه قابلیت كار با تمامی انواع دوشاخه ها را دارند به عنوان یكی از راه حل های مناسب برای بر طرف نمودن این مشكل مطرح است. البته در سیستم های قدیمی دو سیمی كه سیم زمین وجود ندارد ، حتی تعویض پریزهای قدیمی با پریزهای جدید نیز عملاً تأثیری در افزایش ایمنی سیستم ندارد، چرا كه در این سیستم ها اساساً سیم زمین در نظر گرفته نمی شود. بنابراین در صورت تعویض پریزهای قدیمی با پریزهای جدید حتماً باید سیم اتصال به زمین نیز برای آن ها در نظر گرفته شود. زیرا در غیر این صورت ممكن است این تصور در ذهن كاربر ایجاد شود كه سیستم مجهز به سیم اتصال زمین است، در حالی كه در عمل چنین نیست و این مسأله موجب كاهش ضریب ایمنی سیستم می شود.
یكی دیگر از روش های مواجهه با این مشكل ، استفاده از مبدل های سه شاخه به دوشاخه است. بر مبنای استاندارد NEC نیز استفاده از این روش به شرط آن كه پیچ مربوط به صفحه روكش به زبانه زمین تجهیزات متصل شود مجاز است. این روش نیز در نهایت می تواند موجب اشتباه افتادن كاربران و كاهش ایمنی آن ها شود.
در مجموع باید گفت كه به هیچ عنوان نباید شكل ظاهری سیستم طوری تغییر كند كه افراد به اشتباه تصور كنند مدار مجهز به سیم زمین نیز هست و باید در اسرع وقت نسبت به اصلاح سیستم اقدام نمود.

ارسال به