Manual de siguranță pentru proiectarea circuitelor sigure
Capitolul 3 - Siguranță electrică
După cum am văzut mai devreme, un sistem de alimentare fără conexiune sigură la pământ este imprevizibil din perspectiva siguranței. Nu există nicio modalitate de a garanta cât de mult sau cât de puțină tensiune va exista între orice punct din circuit și pământ.
Prin împământarea unei părți a sursei de tensiune a sistemului de alimentare, cel puțin un punct al circuitului poate fi asigurat că este comun electric cu pământul și, prin urmare, nu prezintă pericol de șoc. Într-un sistem simplu de alimentare electrică cu două fire, conductorul conectat la masă se numește neutru, iar celălalt conductor se numește fierbinte, cunoscut și sub numele de sub tensiune sau activ:
În ceea ce privește sursa de tensiune și sarcina, împământarea nu face deloc diferență. Există pur și simplu din motive de siguranță personală, garantând că cel puțin un punct din circuit va fi în siguranță la atingere (tensiune zero la masă).
Partea „fierbinte” a circuitului, numită pentru potențialul său de pericol de șoc, va fi periculoasă la atingere, cu excepția cazului în care tensiunea este asigurată printr-o deconectare adecvată de la sursă (în mod ideal, folosind o procedură sistemică de blocare/etichetare).
Este important să se înțeleagă acest dezechilibru de pericol între cei doi conductori într-un circuit de putere simplu. Următoarele serii de ilustrații se bazează pe sisteme comune de cablare pentru uz casnic (folosind mai degrabă surse de tensiune continuă decât curent alternativ).
Dacă aruncăm o privire la un aparat electric simplu de uz casnic, cum ar fi un prăjitor de pâine cu o carcasă metalică conductivă, putem vedea că nu ar trebui să existe pericol de șoc atunci când funcționează corect. Sârmele care conduc puterea către elementele de încălzire ale prăjitorului de pâine sunt izolate de atingerea carcasei metalice (și reciproc) de cauciuc sau plastic.
Cu toate acestea, dacă unul dintre firele din interiorul prăjitorului de pâine ar intra accidental în contact cu carcasa metalică, carcasa va fi făcută electrică firului, iar atingerea carcasei va fi la fel de periculoasă ca atingerea firului gol. Dacă acest lucru prezintă sau nu un pericol de șoc, depinde de firul care atinge accidental:
Dacă firul „fierbinte” intră în contact cu carcasa, acesta pune în pericol utilizatorul prăjitorului de pâine. Pe de altă parte, dacă firul neutru intră în contact cu carcasa, nu există pericol de șoc:
Pentru a se asigura că prima defecțiune este mai puțin probabilă decât cea din urmă, inginerii încearcă să proiecteze aparate astfel încât să reducă la minimum contactul conductorului fierbinte cu carcasa.
În mod ideal, desigur, nu doriți ca niciun fir să intre în contact accidental cu carcasa conductivă a aparatului, dar există de obicei modalități de a proiecta aspectul pieselor pentru a face contactul accidental mai puțin probabil pentru un fir decât pentru celălalt.
Cu toate acestea, această măsură preventivă este eficientă numai dacă polaritatea fișei de alimentare poate fi garantată. Dacă ștecherul poate fi inversat, atunci conductorul care are mai multe șanse să contacteze carcasa ar putea fi foarte bine „fierbinte”:
Aparatele concepute în acest fel vin de obicei cu prize „polarizate”, o vârf a mufei fiind puțin mai îngustă decât cealaltă. Recipientele de alimentare sunt, de asemenea, proiectate astfel, un slot fiind mai îngust decât celălalt.
În consecință, ștecherul nu poate fi introdus „înapoi”, iar identitatea conductorului în interiorul aparatului poate fi garantată. Amintiți-vă că acest lucru nu are niciun efect asupra funcției de bază a aparatului: este strict din motive de siguranță a utilizatorului.
Unii ingineri abordează problema siguranței pur și simplu făcând carcasa exterioară a aparatului neconductivă. Astfel de aparate se numesc izolate dublu, deoarece carcasa izolatoare servește ca al doilea strat de izolație deasupra și dincolo de conductorul însuși. Dacă un fir din interiorul aparatului vine accidental în contact cu carcasa, nu există pericol pentru utilizatorul aparatului.
Alți ingineri abordează problema siguranței menținând o carcasă conductivă, dar folosind un al treilea conductor pentru a conecta ferm carcasa la sol:
Al treilea vârf de pe cablul de alimentare asigură o conexiune electrică directă de la carcasa aparatului la pământ, ceea ce face ca cele două puncte să fie comune între ele. Dacă sunt obișnuite din punct de vedere electric, atunci nu poate exista o tensiune scăzută între ele.