چه اتفاقی می‌افتد وقتی در سیم خنثی شوک الکتریکی رخ می‌دهد
اصول شوک الکتریکی
در یک سیستم تغذیه برق سه فاز چهار سیم معمولی، سیم متعادل (سیم PEN یا N) به زمین متصل است. نظریاً، پتانسیل سیم متعادل با پتانسیل زمین یکسان است. وقتی که بار سه فاز متعادل است، تقریباً جریانی از طریق سیم متعادل عبور نمی‌کند. اما اگر فرد سیم متعادل را لمس کند و در سیم متعادل خرابی 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 جریان عبوری از بدن انسان و مسیر جریان بستگی دارد. به طور کلی، در نظر گرفته می‌شود که هنگامی که جریان فرکانس تغذیه (50Hz یا 60Hz) از بدن انسان بیش از 10mA باشد، ممکن است انسان نتواند به طور مستقل از منبع برق جدا شود. هنگامی که جریان بیش از 30mA باشد، ممکن است منجر به پیامدهای جدی مانند فیبریلاسیون قلبی شود.
شرایط خرابی سیم متعادل که ممکن است منجر به شوک الکتریکی شود
قطع سیم متعادل
هنگامی 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 نقطه‌ای 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 در نظر گرفتن فازی که بار بیشتری دارد، بخشی از جریان این فاز از طریق بارهای و سیمهای متعادل فازهای دیگر حلقه تشکیل می‌دهد، که باعث می‌شود پتانسیل سیم متعادل دیگر صفر نباشد و ممکن است به ولتاژ بالاتری افزایش یابد. اگر فرد در این زمان سیم متعادل زنده را لمس کند، جریانی از بدن او عبور خواهد کرد و شوک الکتریکی رخ خواهد داد.
تماس ضعیف سیم متعادل
تماس ضعیف در نقطه اتصال سیم متعادل به تجهیزات یا در انتهای سیم متعادل در جعبه توزیع نیز بسیار رایج است. تماس ضعیف باعث افزایش مقاومت در آن نقطه می‌شود. بر اساس قانون اهم U=IR، هنگامی که جریانی از طریق آن عبور می‌کند، یک کاهش ولتاژ در نقطه تماس ضعیف رخ می‌دهد. اگر این کاهش ولتاژ به اندازه کافی باشد تا پتانسیل سیم متعادل از پتانسیل زمین انحراف یابد، هنگامی که فرد آن را لمس کند، جریانی از بدن او عبور خواهد کرد و شوک الکتریکی رخ خواهد داد.
خرابی سیم متعادل و فاز و سپس خرابی زمین (یک وضعیت پیچیده‌تر):
این وضعیت ممکن است باعث شود که سیم متعادل ولتاژ خطرناکی داشته باشد. برای مثال، داخل یک تجهیز الکتریکی، خرابی بین سیم متعادل و فاز رخ می‌دهد. جریان بزرگ پس از خرابی ممکن است باعث عملکرد دستگاه محافظ شود. اما اگر خرابی به طور کامل مدار را قطع نکند یا به دلیل نقص سیستم زمین‌سازی، بخشی از جریان خرابی از طریق دستگاه زمین‌سازی به زمین جریان یابد. در این زمان، سیم متعادل ممکن است ولتاژ باقی‌مانده‌ای داشته باشد. هنگامی که فرد سیم متعادل را لمس کند، شوک الکتریکی خواهد دید.
نشانه‌های آسیب ناشی از شوک الکتریکی
آسیب شوک الکتریکی
هنگامی که جریان از بدن انسان عبور می‌کند، به ارگان‌های مهم مانند سیستم عصبی و قلب آسیب مستقیم شوک الکتریکی می‌رساند. بدن انسان حس خزنگی را تجربه خواهد کرد. با افزایش جریان، این حس قوی‌تر می‌شود و ممکن است تشنج عضلانی رخ دهد. اگر جریان برای مدت طولانی یا جریان بزرگ باشد، می‌تواند منجر به توقف تنفس و قلب شود. برای مثال، هنگامی که جریان عبوری از بدن انسان به چند ده میلی‌آمپر یا بیشتر برسد، ممکن است منجر به فیبریلاسیون حیاطی شود که یک نظم قلبی بسیار خطرناک است که باعث می‌شود قلب قادر به پمپ کردن خون به طور موثر نباشد و جان انسان را در معرض خطر قرار دهد.
سوختگی الکتریکی
در همان زمانی که فرد با لمس سیم متعادل شوک الکتریکی می‌بیند، اگر در نقطه تماس قوس الکتریکی ایجاد شود یا جریان گرما را در بدن انسان تولید کند، سوختگی الکتریکی رخ می‌دهد. میزان سوختگی الکتریکی به عواملی مانند مقدار جریان، مدت زمان تماس و مقاومت بدن انسان بستگی دارد. به طور کلی، شوک الکتریکی با ولتاژ بالا و جریان بزرگ بیشتر ممکن است منجر به سوختگی‌های شدید شود. سوختگی‌های الکتریکی نه تنها پوست را آسیب می‌دهند بلکه ممکن است آسیب‌های عمیق به بافت‌های زیر پوستی، عضلات و استخوان‌ها نیز وارد کنند. برای مثال، هنگامی که فرد سیم متعادل با ولتاژ نسبتاً بالا را لمس می‌کند، نقطه تماس ممکن است سوخته و کربن‌دار شود و بافت‌های اطراف نیز به دلیل آسیب حرارتی قرمزی و پوست‌پوشیدگی نشان می‌دهند.
