چگونه مداربرهای قطع کننده خطا در زمین (GFCIs) انسان‌ها را از شوک الکتریکی محافظت می‌کنند

یک قطع‌کننده مدار خطا زمین (GFCI) از طریق نظارت مستمر بر جریان الکتریکی در مدار، افراد را از شوک الکتریکی محافظت می‌کند. اصل عمل آن به صورت زیر است:

1. نظارت بر تعادل جریان: در داخل دستگاه GFCI، یک ترانسفورماتور جریان یا حسگر مشابه وجود دارد که همزمان جریان در سیم فعال (هوت) و سیم خنثی را نظارت می‌کند. در شرایط عادی، جریان در این دو سیم باید برابر ولی در جهت مخالف باشد؛ جریان وارد شونده به بار باید با جریان بازگشتی به منبع برابر باشد.

2. تشخیص عدم تعادل جریان: در صورت وقوع خطا زمینی، مثلاً وقتی کسی بخشی پر انرژی را لمس کند و جریان از طریق آن فرد به زمین جریان یابد، بخش کوچکی از جریان از طریق سیم خنثی باز نمی‌گردد بلکه به زمین نشت می‌کند. این باعث عدم تعادل بین جریان‌های سیم هوت و خنثی می‌شود.

3. واکنش سریع: GFCI طراحی شده است تا این اختلاف جریان کوچک را با حساسیت بالا تشخیص دهد، معمولاً در محدوده 4 تا 6 میلی‌آمپر (mA). هنگامی که چنین تفاوتی در جریان تشخیص داده می‌شود، GFCI فوراً عمل می‌کند و تأمین برق را در چهارچوب زمانی بسیار کوتاه (معمولاً کمتر از 0.1 ثانیه) قطع می‌کند، بنابراین جریان مضر قبل از آنکه به شخص آسیب جدی برساند متوقف می‌شود.

4. ارائه محافظت: به این ترتیب، حتی اگر شخصی با یک شیء پر انرژی تماس بگیرد، GFCI می‌تواند مدار را قبل از آنکه شخص دچار شوک الکتریکی جدی شود قطع کند و به شدت خطر و شدت شوک الکتریکی را کاهش می‌دهد.

5. مناسب برای محیط‌های مرطوب: چون آب رسانای خوبی برای برق است، خطر شوک الکتریکی در محیط‌های مرطوب مانند حمام‌ها، آشپزخانه‌ها یا فضاهای باز افزایش می‌یابد. GFCIs در چنین محیط‌هایی بسیار مفید هستند و ایمنی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

به طور خلاصه، GFCI یک دستگاه ایمنی مهم است که می‌تواند تأمین برق را قبل از توسعه یک وضعیت خطرناک کامل قطع کند و به طور مؤثر افراد را از شوک‌های الکتریکی ممکنًا مرگبار یا شدید محافظت می‌کند. آنها در محل‌های مسکونی، تجاری و صنعتی به طور گسترده استفاده می‌شوند، به ویژه در مناطقی که احتمال تماس با آب یا زمین وجود دارد.