پرینسیپهای شوک الکتریکی
در یک سیستم تامین برق سه فاز چهار سیم معمولی، سیم متعادل (سیم PEN یا N) به زمین وصل میشود. نظریاً، پتانسیل سیم متعادل با پتانسیل زمین مشابه است. وقتی که بار سه فاز متوازن است، تقریباً هیچ جریانی از طریق سیم متعادل عبور نمیکند. با این حال، وقتی کسی سیم متعادل را لمس کند و در سیم متعادل خطا وجود داشته باشد، ممکن است حادثه شوک الکتریکی رخ دهد.
شوک الکتریکی عمدتاً به دلیل عبور جریان از بدن انسان اتفاق میافتد. میزان آسیب ناشی از شوک الکتریکی به عواملی مانند مقدار و مدت زمان عبور جریان از بدن و مسیر جریان مرتبط است. به طور کلی، تصور میشود که وقتی جریان توان فرکانس (50Hz یا 60Hz) که از بدن انسان میگذرد بیش از 10mA باشد، ممکن است شخص قادر به جدا شدن مستقل از منبع برق نباشد. وقتی جریان بیش از 30mA باشد، ممکن است منجر به نتایج جدی مانند لرزش قلب شود.
شرایط خرابی سیم متعادل که ممکن است منجر به شوک الکتریکی شود
قطع شدن سیم متعادل
وقتی که سیم متعادل قطع میشود، در صورت عدم تعادل سه فاز، پتانسیل سیم متعادل بعد از نقطه قطع تغییر میکند. برای مثال، در یک مدار روشنایی با سیستم سه فاز چهار سیم، اگر سیم متعادل در مکانی قطع شود، به دلیل اینکه بارهای هر فاز (مانند چراغها) نمیتوانند کاملاً یکسان باشند، جریانی که قرار بود از طریق سیم متعادل به منبع برق بازگردد نمیتواند به طور عادی جریان یابد. در این زمان، با توجه به فازی که بار بیشتری دارد، بخشی از جریان این فاز از طریق بارها و سیمهای متعادل فازهای دیگر مدار تشکیل میدهد، که باعث میشود پتانسیل سیم متعادل دیگر صفر نباشد و ممکن است به ولتاژ بالاتری بالا رود. اگر شخص در این زمان سیم متعادل زنده را لمس کند، جریانی از طریق بدن او عبور خواهد کرد و منجر به شوک الکتریکی میشود.
تماس ضعیف سیم متعادل
تماس ضعیف در نقطه اتصال سیم متعادل با تجهیزات یا در ترمینال سیم متعادل در جعبه توزیع نیز بسیار رایج است. تماس ضعیف باعث افزایش مقاومت در آن نقطه میشود. بر اساس قانون اهم U=IR، وقتی جریانی از طریق آن نقطه عبور میکند، در نقطه تماس ضعیف فروپاشی ولتاژ ایجاد میشود. اگر این فروپاشی ولتاژ به اندازهای باشد که پتانسیل سیم متعادل از پتانسیل زمین منحرف شود، وقتی شخص آن را لمس کند، جریانی از طریق بدن او عبور خواهد کرد و منجر به شوک الکتریکی میشود.
کوتاه شدن سیم متعادل و فاز و سپس خطا در زمین (وضعیت پیچیدهتر):
این وضعیت ممکن است باعث شود سیم متعادل ولتاژ خطرناکی داشته باشد. برای مثال، در داخل تجهیزات الکتریکی، کوتاه شدن بین سیم متعادل و فاز رخ میدهد. جریان بزرگ بعد از کوتاه شدن ممکن است باعث عملکرد دستگاه محافظ شود. با این حال، اگر خطا به طور کامل مدار را قطع نکند یا به دلیل سیستم زمینگذاری ناقص، بخشی از جریان کوتاه شدن از طریق دستگاه زمینگذاری به زمین جریان یابد. در این زمان، سیم متعادل ممکن است ولتاژ باقیماندهای داشته باشد. وقتی شخص سیم متعادل را لمس کند، شوک الکتریکی خواهد دید.
نشانههای آسیب ناشی از شوک الکتریکی
آسیب شوک الکتریکی
وقتی جریان از طریق بدن انسان عبور میکند، به اعضای مهمی مانند سیستم عصبی و قلب آسیب مستقیم شوک الکتریکی وارد میکند. بدن انسان احساس تنبلی خواهد کرد. با افزایش جریان، این احساس قویتر میشود و ممکن است تشنج عضلانی رخ دهد. اگر جریان برای مدت طولانی یا جریان بزرگ باشد، میتواند منجر به فلج تنفسی و توقف قلب شود. برای مثال، وقتی جریانی که از طریق بدن انسان میگذرد به چند دسیآمپر یا بیشتر برسد، ممکن است منجر به لرزش حیاط قلب شود، که یک نوع آریتمی خطرناک است که باعث میشود قلب نتواند به طور موثر خون را پمپ کند و جان را در معرض خطر قرار دهد.
<سوختگی الکتریکی
در همان زمانی که شخص با لمس سیم متعادل شوک الکتریکی میبیند، اگر در نقطه تماس قوس الکتریکی ایجاد شود یا جریان گرما در داخل بدن انسان تولید کند، سوختگی الکتریکی رخ میدهد. میزان سوختگی الکتریکی به عواملی مانند مقدار جریان، زمان تماس و مقاومت بدن انسان مرتبط است. به طور کلی، شوک الکتریکی با ولتاژ بالا و جریان بزرگ میتواند منجر به سوختگیهای شدیدتر شود. سوختگیهای الکتریکی نه تنها پوست را آسیب میدهند بلکه ممکن است آسیبهای عمیق به بافتهای زیرپوستی، عضلات و استخوانها وارد کنند. برای مثال، وقتی شخص سیم متعادل با ولتاژ نسبتاً بالا را لمس کند، نقطه تماس ممکن است سوخته و کربنی شود و بافتهای اطراف نیز به دلیل آسیب حرارتی قرمزی، تورم و غیره ظاهر میکنند.
