حفاظت در برابر شوک الکتریکی
مقدمه : احتمالا موضوع با حداقل درک در ایجاد ایمنی که حفاظت در برابر شوک الکتریکی از مدار شناور یا مجزا شده می باشد .
مدار شناور یا مجزا شده مداری است که اتصالی به مدارهای دیگر یا زمین ندارد . برای هدف این مقاله ، فرض می کنیم که ولتاژ قطب به قطب مدار شناور ولتاژ خطرناک است . چنین مدارهایی بطور رایج بعنوان ولتاژ بالا مدارها را برای کامپیوتر های لپ تاپ تهیه می کنند . شکل 1 مدار شناور یا مجزا را به تصویر می کشاند . منبع انرژی زمینی می باشد . برای هدف این بحث ، مدار ثانویه ولتاژ خطرناک و جریان خطرناک برای جریان محدود می باشد همانگونه که در lec950 تعریف شده است .
مدار ثانویه از تمامی مدارهای دیگر توسط عایق کاربردی ترانسفورماتور مجزا شده است .
اگر چه نشت جریان کمی در امپرانس های نشر عایق های کاربردی وجود دارد . معمولا ، این جریان در محدوده میکروآمپر وجود دارد ، اما ممکن است بیشتر باشد اگر فرکانس جریان در محدوده کیلوهرتز باشد .
ویژگی مدار مجزا شده یا شناور این است که مدار ، از قطب به زمین ، تحت شرایط طبیعی ، مدار جریان محدود می باشد .
ویژگی دیگر مدار مجزا یا شناور این است که دو مسیر جریان شوک همزمان دارد ، یکی قطب به قطب مخالف و دیگری قطب به زمین به قطب مخالف می باشد . اشکال 2A و 2B مسیر جریان شوک را برای دو موقعیت نشان می دهند .
قطب به قطب مخالف : شکل 2A مسیر مدار را نشان میدهد هنگامیکه فردی بطور همزمان دو قطب مدار مجزا یا شناور را لمس می کند . در این موقعیت ، عایقی وجود ندارد ، جریان فقط توسط امپرانس بدن محدود شده است . اگر ما عایق اصلی را میان یک قطب مدار و مرد قرار دهیم ، پس ما از جریان شوک از طریق بدن جلوگیری می کنیم ، شکل 3 را ببینید .
توجه کنید که قطب مخالف هنوز قابل دسترس است . اما ، عایق اصلی از جریان شوک از طریق بدن جلوگیری می کند . ما باید نقص عایق اصلی را در نظر بگیریم . در حالت نقص عایق اصلی ، جریان شوک از طریق بدن عبور خواهد کرد اگر عایقی وجود نداشته باشد . ما چندین امکان برای جلوگیری از جریان شوک داریم ، ما می توانیم دومین عایق را در بالای عایق اصلی قرار دهیم ، بنابراین سیستم عایق دو گانه ایجاد می کنیم . توجه کنید که یک قطب و جریان شناور باید عایق دو گانه یا حفظ شده میان آن و زمین داشته باشد ، در حالیکه قطب دیگر فقط نیازمند عایق عملکردی اجرایی می باشد .
بطور طبیعی ، مرد نباید به قطب مدار شناور دسترسی داشته باشد . می توانیم از جریان قطب به قطب مخالف با جلوگیری از دسترسی همزمان به قطب های BOTH جریان شناور جلوگیری کنیم .
اگر مانع بعنوان عایق اصلی است . در صورت نقص عایق اصلی ، جریان شوک الکتریکی در مرد وجود ندارد . اگر عایق مشابه را گسترش دهیم این میان قطب مخالف و مرد قرار گرفته سپس ما می توانیم قسمت قطب مخالف عایق را بعنوان عایق مکمل تعریف کنیم ( زیرا عایقی میان دومین اتصال بدن ایجاد می کند . )
با تک لایه ای از عایق ، ما طرح عایق مضاعف با حداقل هزینه و دقیق ایجاد کرده ایم .
عایق مشابه نقش عایق اصلی و عایق مکمل را ایفا می کند ؟ شکل 4 را ببندید .
قطب – به – زمین – به – قطب مخالف : شکل 2B مسیر مدار را به تصویر می کشد هنگامیکه مرد بطور همزمان یک قطب جریان مجزا یا شناور و زمین را لمس کند . در این مدار عایق عملکرد میان زمین و قطب مخالف مدار شناور / مجزا قرار گرفته است . جریان با امپرانس عایق عملکردی محدود شده است . سپس عایق عملکردی باید عایق اصلی باشد . شکل 5 را ببینید . اجازه دهید اکنون موقعیت را برای شکست عایق اصلی بررسی کنیم .
اگر مدار کوتاه عایق اصلی داشته باشیم سپس محدودیت جریان نداریم و جریان شوک الکتریکی از طریق مرد می گذرد .
چندین امکان برای جلوگیری از جریان شوک الکتریکی داریم . ما می توانیم دومین عایق را نزدیک عایق اصلی قرار دهیم ، بنابراین سیستم عایق دو گانه ایجاد می کنیم . یا می توانیم قسمت فلزی به زمین متصل شده را میان عایق اصلی و زمین به منظور ایجاد محیط پتانسیل قرار دهیم .
( توجه کنید که نقص عایق عملکردی واقعا جریان را دور از مرد مستقل می کند ) . این ساختار جالب مشابهی همانند حالت قطب به قطب مخالف ارائه می دهد . یک قطب جریان شناور باید عایق دو گانه میان آن و زمین داشته باشد ، در حالیکه قطب دیگر نیازمند عایق عملکردی می باشد . بطور طبیعی ، مرد نباید دسترسی به دو قطب مدار شناور داشته باشد .
فرض کنید که هیچ یک از قطب ها قابل دسترس نیستند . در حالت نقص عایق قطب – به – زمین ، می توانیم از جریان شوک توسط ممانعت از دسترس به هر دو قطب جریان شناور جلوگیری کنیم . از آنجاییکه عایق قطب – به – زمین را بعنوان عایق اصلی تعریف کرده ایم .
می توانیم عایق قطب – به – مرد را بعنوان عایق مکمل تعریف کنیم .
دقیق ترین و کم هزینه ترین راه حل قراردادن عایق مکمل میان مدار و مرد می باشد . شکل 6 را ببینید .
عایق برای حفاظت در برابر شوک الکتریکی : اگر نتایج دو موقعیت را ترکیب کنیم ، قطب به قطب مخالف و قطب به زمین به قطب مخالف ، کشف می کنیم که قرار دادن عایق اصلی میان مدار شناور / مجزا و اجزای هادی قابل دسترسی و میان مدار شناور و زمین عایق مکمل و اصلی در موقعیت واحد ایجاد می کند . شکل 7 را ببینید .
مانع هادی برای حفاظت در برابر شوک الکتریکی . اگر ما مانع غیر هادی را با مانع هادی جایگزین کنیم ، شرایط عایق تغییر می کنند . شکل 8 را ببینید .
مسیر جریانی به مرد وجود ندارد . مسیر جریانی به زمین وجود ندارد . نشت جریان وجود ندارد . عایق اصلی وجود ندارد . عایق مکمل وجود ندارد . در این ترکیب بندی ، مسیر جریان برای شوک الکتریکی وجود ندارد حتی اگر مانع هادی شناور باشد ! این مفهوم مهمی می باشد . مدار های ثانویه دیگر ممکن است نقش مانع هادی را ایفا کنند . اگر آن مدارها نزدیک مدار شناور باشند نسبتا امپرانس پایینی دارند ، سپس عایق عملکردی کافی است و نیازی به عایق اصلی یا مکمل میان جریان شناور و مدارهای ثانویه دیگر نیست .
نتیجه گیری :
دو طرح ساده و مقرون به صرفه را برای حفاظت در برابر شوک الکتریکی از جریان شناور یا مجزا نشان داده ایم .
1- جلوگیری از دسترسی به تمامی قسمت های مدار با ابزار مانع عایق اصلی ، چه عایق هوایی یا عایق جامد ، و عایق جامد یا هوای اصلی میان تمامی قسمت های مدار و زمین وجود دارد .
2- جلوگیری از دسترسی به تمامی قمست های مدار با ابزار مانع هادی ، جائیکه عایق میان مدار مجزای شناور وجود دارد و مانع عایق عملکردی / کاربردی می باشد .
مانع هادی نیازی ندارد به زمین متصل شود .
طرح های دیگر امکان پذیر می باشد . اما احتمالا اینها طرح هایی با هزینه کم می باشند .