สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีไฟฟ้าช็อตในสายกลาง

หลักการของการช็อตไฟฟ้า

ในระบบจ่ายไฟฟ้าสามเฟสสี่สายที่ปกติ เส้นกลาง (PEN wire หรือ N wire) จะถูกต่อลงดิน ทางทฤษฎีแล้ว ศักย์ไฟฟ้าของเส้นกลางจะเท่ากับศักย์ของพื้นดิน เมื่อมีโหลดสามเฟสสมดุล จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นกลางเกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เมื่อมีคนสัมผัสกับเส้นกลางและมีปัญหาเกิดขึ้นกับเส้นกลาง อาจเกิดเหตุการณ์ช็อตไฟฟ้าได้

การช็อตไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกายมนุษย์ ความรุนแรงของการช็อตไฟฟ้าต่อร่างกายมนุษย์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดและความยาวนานของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านร่างกาย และเส้นทางของกระแสไฟฟ้า ทั่วไปแล้ว ถือว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าความถี่เชิงพาณิชย์ (50Hz หรือ 60Hz) ที่ผ่านร่างกายมนุษย์เกิน 10mA อาจทำให้คนไม่สามารถหลุดออกจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าได้เอง เมื่อกระแสไฟฟ้าเกิน 30mA อาจนำไปสู่ผลร้ายแรงเช่น การสั่นสะเทือนหัวใจ

สภาพที่เส้นกลางชำรุดซึ่งอาจทำให้เกิดการช็อตไฟฟ้า

เส้นกลางขาด

เมื่อเส้นกลางขาด ในกรณีที่มีความไม่สมดุลของสามเฟส ศักย์ไฟฟ้าของเส้นกลางหลังจุดที่ขาดจะเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น ในวงจรแสงสว่างที่ใช้ระบบสามเฟสสี่สาย หากเส้นกลางขาดที่จุดหนึ่ง เนื่องจากโหลดของแต่ละเฟส (เช่น หลอดไฟ) ไม่สามารถเหมือนกันได้ทั้งหมด กระแสไฟฟ้าที่ควรจะกลับไปที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าผ่านเส้นกลางจะไม่สามารถไหลได้ตามปกติ ในขณะนี้ ยกตัวอย่างเช่นเฟสที่มีโหลดมากกว่า กระแสไฟฟ้าบางส่วนของเฟสนี้จะสร้างวงจรผ่านโหลดและเส้นกลางของเฟสอื่น ทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเส้นกลางไม่เป็นศูนย์และอาจเพิ่มขึ้นเป็นแรงดันสูง หากคนสัมผัสกับเส้นกลางที่มีไฟฟ้าอยู่ในขณะนี้ จะมีกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายและทำให้เกิดการช็อตไฟฟ้า

การติดต่อเส้นกลางไม่ดี

การติดต่อที่ไม่ดีที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเส้นกลางกับอุปกรณ์ หรือที่ปลายเส้นกลางในตู้ควบคุมไฟฟ้าก็พบบ่อยเช่นกัน การติดต่อที่ไม่ดีจะทำให้ความต้านทานที่จุดนี้เพิ่มขึ้น ตามกฎของโอห์ม U=IR เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน ที่จุดที่ติดต่อไม่ดีจะเกิดแรงดันตกคร่อม ถ้าแรงดันตกคร่อมนี้มากพอที่จะทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเส้นกลางแตกต่างจากศักย์ของพื้นดิน เมื่อมีคนสัมผัส จะมีกระแสไฟฟ้าผ่านและทำให้เกิดการช็อตไฟฟ้า

เส้นกลางและเส้นเฟสเกิดลัดวงจรแล้วต่อลงดิน (สถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น):

สถานการณ์นี้อาจทำให้เส้นกลางมีแรงดันที่อันตราย ตัวอย่างเช่น ภายในอุปกรณ์ไฟฟ้า เกิดลัดวงจรระหว่างเส้นกลางและเส้นเฟส กระแสไฟฟ้าหลังจากลัดวงจรอาจทำให้อุปกรณ์ป้องกันทำงาน แต่หากความผิดปกติไม่ได้ตัดวงจรออกอย่างสมบูรณ์ หรือเนื่องจากระบบต่อลงดินไม่สมบูรณ์ กระแสไฟฟ้าส่วนหนึ่งจากการลัดวงจรจะไหลเข้าสู่พื้นดินผ่านอุปกรณ์ต่อลงดิน ณ ขณะนี้ เส้นกลางอาจมีแรงดันคงเหลือ เมื่อมีคนสัมผัสกับเส้นกลาง จะเกิดการช็อตไฟฟ้า

การแสดงผลของอันตรายจากการช็อตไฟฟ้า

การบาดเจ็บจากการช็อตไฟฟ้า

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกาย จะทำให้เกิดความเสียหายโดยตรงต่ออวัยวะสำคัญเช่น ระบบประสาทและหัวใจ ร่างกายจะรู้สึกแสบ ความรู้สึกนี้จะเพิ่มขึ้นตามขนาดของกระแสไฟฟ้า และอาจเกิดการเกร็งของกล้ามเนื้อ ถ้ากระแสไฟฟ้าคงอยู่นานหรือมีขนาดใหญ่ จะนำไปสู่การหยุดหายใจและการหยุดเต้นของหัวใจ ตัวอย่างเช่น เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ผ่านร่างกายมนุษย์ถึงหลายสิบมิลลิแอมแปร์หรือมากกว่านั้น อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนหัวใจห้องล่าง ซึ่งเป็นภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะที่อันตรายมาก ทำให้หัวใจไม่สามารถสูบฉีดเลือดได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นอันตรายต่อชีวิต

การไหม้ไฟฟ้า

ในเวลาเดียวกับที่คนได้รับการช็อตไฟฟ้าจากการสัมผัสเส้นกลาง หากเกิดอาร์คไฟฟ้าที่จุดสัมผัส หรือกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อนภายในร่างกาย จะเกิดการไหม้ไฟฟ้า ระดับความรุนแรงของการไหม้ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดของกระแสไฟฟ้า เวลาในการสัมผัส และความต้านทานของร่างกาย ทั่วไปแล้ว การช็อตไฟฟ้าที่มีแรงดันสูงและกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่มีโอกาสทำให้เกิดการไหม้ไฟฟ้าที่รุนแรงมากขึ้น การไหม้ไฟฟ้าไม่เพียงแค่ทำลายผิวหนัง แต่ยังอาจทำให้เกิดความเสียหายลึกถึงเนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง กล้ามเนื้อ และกระดูก ตัวอย่างเช่น เมื่อมีคนสัมผัสกับเส้นกลางที่มีแรงดันสูง จุดสัมผัสอาจมีการไหม้และกลายเป็นคาร์บอน และเนื้อเยื่อรอบข้างจะมีอาการแดงและเป็นฝีจากการเผาไหม้