08_01.pdf

Listy od Piotra

Czy słyszałeś, drogi Czytelniku,

powiedzonko: elektryka prąd nie

tyka? Czy jednak znasz jego drugą

część: ...ale jak tyknie, to elektryk

fiknie?

Pierwsza część tej dość prymitywnej

rymowanki jest często przytaczana

przez młodych, niedoświadczonych

elektryków i elektroników. Niestety,

nierzadko właśnie na nich spełnia się

jego druga część. Zbytnia brawura,

nieostrożność, lekceważenie

podstawowych zasad, a może

i niewiedza, są przyczyną groźnych

wypadków.

Elektryka

prąd

prąd nie

nie tyka...

tyka...

Nie pomyśl teraz, że będę przynudzał

i wkładał ci do głowy jakieś przepisy

BHP. Wiem, że już samo hasło “BHP”

często wywołuje lekki uśmieszek. Nie

spadłem z księżyca, znam te sprawy ze

strony praktycznej: elektroniką zacząłem

się interesować pod koniec podstawów−

ki. Pamiętam, w szkole średniej był na−

wet przedmiot zwany BHP, który zresztą

wszyscy totalnie lekceważyliśmy.

W tym czasie zdarzało się już, że napra−

wiałem telewizory i inny sprzęt. Potem,

po latach, pracowałem dziewięć lat

w sporym państwowym zakładzie prze−

mysłowym, i wiem, że niektórzy trakto−

wali szkolenia z zakresu BHP bądź jako

zło konieczne, bądź jako okazję do płat−

nej przerwy w pracy.

Teraz, po latach, mając pewne do−

świadczenia, chciałbym Cię po prostu

ostrzec przed realnym niebezpieczeńs−

twem.

Na początek muszę Ci się przyznać,

że parę razy “popieścił” mnie prąd z sie−

ci 220V − dobrze to pamiętam. Natomiast

nie przypominam sobie, żebym miał ja−

kieś przykre doświadczenia z obwodami

wysokiego napięcia w odbiornikach te−

lewizyjnych. Wiem tylko, iż jeden

z moich szkolnych kolegów dotknął

się kiedyś do obwodów z napięciem

rzędu 7000 woltów. Miał szczęście −

przeżył. Nie miał szczęścia inny kolega

z pracy − przeszkolony elektryk z upra−

wnieniami SEP. Nie zachowując ostroż−

ności podłączał pompę elektryczną, któ−

ra miała przebicie. Nie żyje.

Z prądem elektrycznym naprawdę nie

ma żartów. Moment nieuwagi może

kosztować życie. Dlatego, drogi Czytelni−

ku, przeczytaj ten materiał do końca i po−

tem stosuj wszystkie możliwe środki os−

trożności.

Najpierw podam Ci kilka ogólnych in−

formacji na temat działania prądu elekt−

rycznego na organizm i najczęstszych za−

grożeń, a na koniec

dam Ci kilka praktycz−

nych, życiowych rad.

Natomiast w jednym

z najbliższych numerów

przedstawię Ci w zarysie, jakie

wymagania stawiane są

urządzeniom przezna−

czonym do po−

wszechnego użytku,

żebyś mógł się zo−

rientować, na ile

Twoje konstruk−

cje odpowiada−

Jeśli napięcie 9V wywołuje

przykry efekt, to pomyśl, że

w sieci energetycznej występu−

je napięcie ponad 200V! Gdybyś

językiem dotknął dwóch przewo−

dów pod takim napięciem, to z języka

w ułamku sekundy zrobiłby się kawałek

węgla.

Prawdę mówiąc, to nie wartość

napięcia decyduje o efektach − klu−

czowe znaczenie ma rezystancja

ciała. Dotykając językiem, dołączasz

do baterii małą rezystancję, co powodu−

je przepływ znacznego prądu. Dotyka−

jąc ręką do baterii 9V, nic nie poczu−

jesz, bo rezystancja skóry ma sporą

wartość.

W tym miejscu opowiem Ci zasły−

szaną kiedyś historię, najprawdopo−

dobniej prawdziwą. Otóż żył przed

laty doświadczony elektryk, który

był tak odporny na działanie prądu,

że sprawdzał, czy między przewo−

dami występuje napięcie sieci, do−

tykając ich ręką. Jak wiadomo, dobry

fachowiec jest zawsze potrzebny w za−

kładzie, więc nasz bohater kilka lat nie

korzystał z urlopu wypoczynkowego.

W tamtych czasach zdarzało się, że do

zakładów przychodziły kontrole i wskutek

takiej kontroli naszego elektryka wysłano

w końcu na zaległy, kilkumiesięczny ur−

lop. Wkrótce po powrocie z urlopu nasz

fachowiec swoim starym zwyczajem

sprawdził napięcie w sieci ręką... i został

śmiertelnie porażony prądem. Dlaczego?

Podczas tego długiego urlopu skóra na

rękach stała się delikatna, cienka, a jej

rezystancja znacznie się zmniejszyła.

Ty oczywiście nigdy nie będziesz pró−

bował sprawdzać napięcia w sieci tą me−

todą, ale ten przykład powinien dać Ci

sporo do myślenia.

Wiesz zapewne, że najgroźniejszy

jest przepływ prądu przez serce. Tym ra−

zem nie chodzi o elektrolizę, tylko o ste−

ją obowiązu−

jącym obecnie

normom bezpie−

czeństwa.

Zagrożenia

Wiesz na pewno, że prze−

pływ przez ciało człowieka

prądu elektrycznego o natę−

żeniu kilku miliamperów

wywołuje przykre wraże−

nia. Przepływ prądu

o wartości kilkunas−

tu...kilkudziesięciu

miliamperów

może zakoń−

czyć się

śmiercią.

Uczyłeś się przecież

w szkole, że prąd płynie

przez wodne roztwory soli

i wiesz, co to jest elektroliza. Tymcza−

sem każdy z nas (nawet Twoja ukochana

dziewczyna), składa się z kilku wiader

wody i pewnej ilości związków chemicz−

nych.

Jeśli jeszcze nie próbowałeś, co to

jest elektroliza w żywym organizmie, to

dotknij językiem jednocześnie do obu

biegunów małej bateryjki 9V.

No i co? Szczypie! Długo nie wytrzy−

masz! Prawda?

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

Listy od Piotr

Elektryka

prąd

nie

Listy od Piotra

rowanie pracą serca. Pod wpływem prą−

du, zaburzony zostaje proces sterowania

mięśni serca i zaczyna ono pracować

w sposób chaotyczny, szybki i nieskoor−

dynowany. Nie pompuje krwi. Dłuższe

pozostawanie pod działaniem prądu pro−

wadzi w takiej sytuacji do śmierci.

Drugą poważną sprawą jest występo−

wanie skurczu mięśni. Może doświad−

czyłeś już tego, lub słyszałeś, że podczas

porażenia człowiek bywa z dużą siłą od−

rzucony kilka metrów do tyłu. To jest

właśnie efekt niekontrolowanego skur−

czu mięśni. Taki szok i odrzucenie od

miejsca porażenia może być szczęściem

w nieszczęściu − bywa jednak gorzej.

Jeśli dotkniesz niebezpiecznego przewo−

du elektrycznego wnętrzem dłoni, to

przepływ stosunkowo niewielkiego prą−

du może spowodować mimowolny

skurcz mięśni dłoni... i nie potrafisz się

sam uwolnić. Wtedy, jeśli Ci nikt nie po−

może, nawet względnie niewielki prąd

zamęczy Cię w ciągu kilku minut.

Co prawda jest pewna różnica między

reakcją na prąd stały, a reakcją na prąd

zmienny (prąd zmienny wywołuje silniej−

szy efekt). Z kolei prąd zmienny o bardzo

wysokiej częstotliwości płynie tylko

w cienkiej warstwie blisko powierzchni

przewodnika, więc może się okazać

mniej niebezpieczny dla życia.

Ponadto, poszczególne osoby wykazu−

ją różną wrażliwość na przepływ prądu.

W sumie jednak jest pewne, że napię−

cie o wartości ponad 100V jest napraw−

dę niebezpieczne i może być przyczyną

śmierci. Powiem więcej: w międzynaro−

dowych normach przyjęto, że napięciem

absolutnie bez−

piecznym w każ−

dych warunkach

jest napięcie

zmienne nie więk−

sze niż 24V i stałe

nie większe niż

48V.

Porażenie prądem z sieci

energetycznej

Wiesz dobrze, że porażenie nie pole−

ga na samym dotknięciu przewodu zna−

jdującego się pod napięciem. Dobrym

przykładem są ptaki siadające na prze−

wodach linii wysokiego napięcia. Choć

napięcie wynosi wiele tysięcy woltów,

ptaki nie ulegają porażeniu, bo... obwód

prądu nie jest zamknięty.

Porażenie wystąpi tylko wtedy, jeśli

jednocześnie dotkniesz dwóch punktów,

między którymi występuje napięcie. Wy−

nikałoby z tego, że bezkarnie możesz do−

tykać punktów o dowolnym napięciu,

byle tylko obwód prądu nie był zamknię−

ty. Jest to w zasadzie prawda. Czy znasz

zasadę jednej ręki?

Rys. 1. Uproszczony schemat sieci energetycznej niskiego napięcia.

Mówi ona, że wszelkie konieczne ma−

nipulacje w układach znajdujących się

pod napięciem należy przeprowadzać

jedną ręką. Dlaczego? Ponieważ wtedy,

w razie nieuwagi czy błędu, prąd popły−

nie tylko przez palce ręki, a nie między

rękami przez serce. Skończy się to bar−

dzo nieprzyjemnym szokiem, może na−

wet skóra ręki zostanie poparzona czy

zwęglona, najprawdopodobniej na dłuż−

szy czas pojawi się uraz psychiczny (lęk

przed prądem elektrycznym), ale nie na−

stąpi śmierć.

Nie znaczy to jednak, że zasada jednej

ręki jest receptą na zapobieganie wszel−

kim poważnym nieszczęściom.

Dziś, gdy zamiast lamp elektrono−

wych stosujemy półprzewodniki, napię−

cia zasilające rzadko przekraczają

20...30V. Są to napięcia bezpieczne, ale

niekiedy stosujemy zasilacze beztrans−

formatorowe (np. na płytce wielofunk−

cyjnej PW−02), połączone bezpośrednio

z siecią 220V.

ka, to przewód zerowy, połączony z tym

uziemieniem? Uziemienie traktuje się za−

wsze jako punkt odniesienia, czyli jego

napięcie (ściślej: potencjał) jest równe

zeru. W każdym gniazdku sieciowym

w Twoim domu występuje napięcie oko−

ło 220...230V. Czy ma to jakiś związek

z uziemieniem? Tak! Zauważ, że to groź−

ne dla życia napięcie występuje także

między ziemią a przewodem fazowym.

Natomiast przewód zerowy w gniazdku

w zasadzie jest bezpieczny, bo między

nim a ziemią nie powinno występować

żadne napięcie (w praktyce może tu wy−

stępować napięcie rzędu kilku woltów

wynikające ze spadku napięcia na tym

przewodzie).

Czy masz w domu wkrętak z wbudo−

waną pomarańczową lampką neonową,

Wszelkie konieczne manipula−

cje w układach znajdujących

się pod napięciem należy

przeprowadzać jedną ręką.

Ponadto, w przy−

padku zasilaczy nie

zawsze udaje się

zastosować speł−

niający wszelkie

normy bezpieczeń−

stwa gotowy fab−

ryczny zasilacz

wtyczkowy. Często w budowanym urzą−

dzeniu trzeba zastosować transformator

sieciowy. I wtedy w urządzeniu są punk−

ty, których dotknięcie grozi śmiercią.

Jak by nie było, życie pokazuje, iż

w naszej praktyce elektronicznej podsta−

wowym źródłem zagrożenia są obwody

sieci energetycznej.

Popatrz na rysunek 1

Rys. 2a. Porażenie na drodze prze−

wód fazowy − przewód zerowy.

rysunek 1. Przedstawia on

w dużym uproszczeniu obwód trójfazo−

wej sieci energetycznej. Zasadą jest, że

punkt środkowy uzwojenia niskonapię−

ciowego trójfazowego transformatora

energetycznego (środek gwiazdy uzwo−

jeń) jest zawsze uziemiony. Przewód po−

łączony z tym uziemieniem nazywa się

przewodem zerowym (oznaczenie N),

a pozostałe trzy − przewodami fazowymi

(oznaczenia R, S, T). Czy wiesz, że jeden

z przewodów dochodzących do gniazd−

Rys. 2b. Porażenie na drodze przewód

fazowy − ziemia.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

Listy od Piotr

rysunek 1

Listy od Piotra

służący do sprawdzania, który przewód

jest przewodem fazowym, a który zero−

wym?

Czy zastanawiałeś się dlaczego lamp−

ka świeci przy dotknięciu do przewodu

fazowego? Przecież aby zaświecić lamp−

kę, należy zamknąć obwód prądu. Właś−

nie − obwód zamyka się przez ciało czło−

wieka do ziemi. Dlaczego nie ulegamy

przy tym porażeniu? Do zaświecenia

lampki wystarczy maleńki prąd o wartoś−

ci rzędu mikroamperów, a na taki mały

prąd nasz organizm nie reaguje. Zauważ

jednak, że nawet, gdy nie jesteśmy

w żaden oczywisty sposób połączeni

z ziemią, jakiś maleńki prąd jednak wy−

stępuje! Dzieje się to głównie na drodze

pojemnościowej, ale jak by nie było,

prąd płynie!

Na rysunku 2

Rys. 3. Zasada działania zabezpieczenia różnicowoprądowego.

rysunku 2 znajdziesz przykłady sy−

tuacji, które grożą porażeniem. Chodzi tu

zarówno o przepływ prądu między po−

szczególnymi punktami tego samego

układu (rys. 2a), ale w szczególności

o zdradliwe napięcia między układem

a ziemią (rys 2b).

A może zetknąłeś się z urządzeniami,

które, jak się potocznie mówi, kopią przy

dotknięciu do obudowy? Widać, ktoś

czegoś nie dopatrzył i separacja między

siecią a obudową jest niedostateczna.

Zauważ, iż w sytuacji z rysunku 2b

wspomniana zasada jednej ręki nic nie

pomoże. Nie zagwarantuje ochrony

w przypadku, gdy dotykasz do przewo−

dów energetycznych, a jesteś połączony

z ziemią.

Kiedy to może być niebezpieczne?

W domu, czy w pracowni są punkty

bezpośrednio połączone z ziemią. Na

pewno wszelkie rury wodociągowe,

a najprawdopodobniej także metalowe

rury centralnego ogrzewania i gazowe są

uziemione. Jeśli założysz dobre gumowe

buty, gumowe rękawice, to nie musisz

się obawiać nawet tych uziemionych rur.

Ale w normalnych warunkach zwykłe

buty czy domowe pantofle nie dają żad−

nej gwarancji bezpieczeństwa, szczegól−

nie w obecności jakichkolwiek śladów

wilgoci.

Wstyd się przyznać, ale ja kiedyś, zna−

jąc już i stosując zasadę jednej ręki, zo−

stałem porażony prądem, gdy podczas

regulacji jakiegoś układu zasilanego bez−

pośrednio z sieci bezmyślnie oparłem

nogi na przebiegającej pod biurkiem rur−

ce powrotnej centralnego ogrzewania.

Teraz już naprawdę zachowuję wszelkie

możliwe środki ostrożności, bo nie

chciałbym przeżywać tego jeszcze raz.

Dla zabezpieczenia przed zdradliwymi

porażeniami na drodze przewód fazowy −

ziemia, zgodnie z niedawno wprowa−

dzonymi przepisami, we wszelkich do−

mowych instalacjach elektrycznych nale−

ży obowiązkowo stosować tak zwane

wyłączniki różnicowoprądowe (dostępne

w każdym sklepie elektrycznym). Jest to

rodzaj czułych bezpieczników elektro−

nicznych, reagujących nie na wartość

prądu w dwóch przewodach, tylko na

różnicę prądów. Jeśli ta różnica będzie

większa od dopuszczalnej wartości gra−

nicznej (rzędu miliampera), zabezpiecze−

nie zadziała i odłączy zasilanie. Jeśli więc

część prądu z przewodu fazowego po−

płynie do ziemi inną drogą niż przez prze−

wód zerowy, na przykład podczas pora−

żenia człowieka, to zabezpieczenie ode−

tnie dopływ prądu. Pokazano to na ry−

występowały wysokie napięcia, to zasa−

da jednej ręki zapobiegnie porażeniu

przez obwody uziemienia. Można tu do−

dać, że transformatory sieciowe, produ−

kowane zgodnie z obowiązującą obecnie

normą, muszą wytrzymać bez przebicia

napięcie między uzwojeniami sieciowym

i wtórnym równe 4000V. Natomiast po−

jemność miedzy uzwojeniami, przez któ−

rą ewentualnie mógłby płynąć prąd

z przewodu fazowego do ziemi, w zależ−

ności od konstrukcji transformatora wy−

nosi od kilku do kilkuset pikofaradów, co

dla prądu zmiennego o częstotliwości

50Hz stanowi oporność (reaktancję) rzę−

du dziesiątków i setek megaomów. Po−

jemność ta nie ma więc praktycznie żad−

nego znaczenia.

Praktyczne wskazówki

Na koniec podam Ci kilka ważnych

zasad praktycznych. Naprawdę nie są to

jakieś wydumane przepisy, tylko zasady

z życia wzięte. Nie jesteś chyba cynicz−

nie dowcipny, żeby odpowiedzieć, iż na

cmentarzu są jeszcze wolne miejsca,

a i kwiaty w sezonie są tańsze? Elektro−

nika to fascynująca przygoda, szkoda by−

łoby przypłacić życiem jednej krótkiej

chwili nieuwagi. Życzę Ci więc, abyś bu−

dując wiele ciekawych układów ani razu

nie został porażony prądem.

Piotr Górecki

ry−

sunku 3.

Jeśli nie masz w swej domowej insta−

lacji takiego zabezpieczenia, poproś zna−

jomego elektryka o pomoc.

Oczywiście, zabezpieczenie nie za−

działa, jeśli porażenie nastąpi na drodze

przewód fazowy − przewód zerowy (ry−

sunek 2a). W takiej sytuacji ratunkiem

jest jedynie obecność osoby towarzyszą−

cej, która w razie nieszczęścia odłączy

prąd i podejmie akcję ratunkową.

W tym miejscu, po omówieniu istoty

niebezpieczeństwa trzeba wspomnieć

o oddzieleniu galwanicznym. Temat ten

został już zasygnalizowany w EdW 4/96

na str. 59 w odpowiedzi na list Czytelni−

ka. Zastosowanie transformatora siecio−

wego skutecznie oddziela zasilany układ

od obwodów sieci i nawet gdyby w ukła−

dzie zasilanym przez ten transformator

Piotr Górecki

· Zainstaluj w swej pracowni zabezpieczenie różnicowoprądowe.

· Nigdy nie dokonuj zmian w układzie (lutowanie, wylutowanie), gdy za−

silanie jest włączone.

· Jeśli musisz przeprowadzić regulacje urządzenia dołączonego do sie−

ci, zawsze stosuj zasadę pracy jedną ręką.

· Zawsze zadbaj, aby podczas pracy z niebezpiecznymi napięciami,

w pomieszczeniu stale była obecna kompetentna osoba towarzyszą−

ca.

· Młodzież może przeprowadzać doświadczenia z niebezpiecznymi na−

pięciami tylko pod opieką odpowiedzialnych i wykwalifikowanych

osób dorosłych.

· Do prac z niebezpiecznymi napięciami należy używać izolowanych na−

rzędzi posiadających odpowiednią wytrzymałość na przebicie.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

Listy od Piotr

rysunku 2

sunku 3

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: