Безопасное напряжение в быту
Технический термин «безопасное напряжение» почти наверняка многим людям незнаком – о нём обычно не рассказывают в школе и институте, а само название упоминают вскользь, делая его общеупотребительным. Тем не менее, в свете того, что все мы осведомлены об опасности, которая кроется в обычном сетевом напряжении, корректно будет рассказать и о том, какие величины официально признаются безопасными. Сегодня мы не будем говорить о мерах предосторожности в чистом виде, а посвятим время тому, чтобы рассказать об электрическом токе с новой для многих стороны.
В обычной бытовой розетке напряжение должно составлять 220 В при частоте в 50 Гц. Такой норматив распространяется не только на Украину, но и на все страны бывшего Советского Союза, а также многие европейские государства. И если в отношении сетевого напряжения в разных уголках нашей планеты ещё не удалось прийти к единому мнению, то вот с безопасным для человеческого тела вольтажом ясности больше – оно для всего населения Земли будет одинаковым. Однако, стоит отметить, официальные нормативы в каждом регионе земного шара всё же могут немного отличаться, так что мы далее будем опираться только на те величины, которые актуальны для Украины и ближнего зарубежья.
Как это – «безопасное напряжение»?
С самого начала изучения электрических явлений было известно, что воздействие тока на организм вызывает сокращение мышц и подёргивание конечностей, а с ростом величины – термический эффект, в том числе, ожоги. Сегодня под безопасным напряжением понимается величина не более 42 В, хотя ещё не так давно верхним пределом были 36 В. Считается, что причиной для расширения допустимых рамок стали сразу два фактора: с одной стороны, повсеместный переход на светодиодные лампы, светильники и ленты, которые не требуют сетевого вольтажа 220 В (то есть, автоматически увеличившаяся степень безопасности электроприборов), а с другой – определённое эволюционное изменение параметров человеческого организма, одновременно обусловленное улучшением рациона и увеличением средней массы тела.
Указанные 42 В считаются безопасными для питания стационарных и переносных электрозависимых приборов – как внутри помещений, так и на открытом воздухе. Если же речь идёт о более специфических установках или агрегатах (резервуарах, котлах, устройствах в защитном кожухе), то там уже безопасным признаётся только вольтаж 12 В и ниже. На всякий случай, напомним, что при поражении человека электротоком наибольшее значение имеет именно сила тока, а не его напряжение. Однако ампераж, в отличие от вольтажа, не является неотъемлемым свойством источника тока – он изменяется в зависимости от потребителя. Потому по силе тока с формальной точки зрения допустимой является только та величина, при которой человек способен освободиться от воздействия этого самого тока, прилагая к этому минимальные усилия. В свою очередь, верхний предел уже будет зависеть не только от величины, но и от продолжительности воздействия.
Для лучшего понимания вопроса, приведём следующие данные: сетевой переменный ток, благодаря которому работают все наши бытовые приборы, заряжаются гаджеты и светят люстры, имеет частоту 50 Гц. При таком её значении допускается напряжение касания всего в 2 В при силе тока в 0,3 мА. Эти мизерные величины считаются эталоном безопасности, поскольку в целом сравнимы с параметрами процессов, которые происходят внутри тела каждого человека. В случае с постоянным током, допустимый вольтаж касания составит уже 8 В, а сила тока поднимется до 1 мА. Наверное, читателей удивит информация о том, что постоянный ток безопаснее переменного, ведь именно последний мы используем в быту, однако не всё так просто. В сетях вольтажом до 500 В он действительно менее опасен, однако для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния требуются более высокие значения, при которых постоянный ток становится существенно опаснее.
На практике искомое безопасное напряжение в быту достигается трансформацией сетевых 220 В к 12 В или 24 В. В различных устройствах для этих целей применяются свои модули – в светодиодных лентах это будут специальные блоки питания, в LED-лампах – особые драйверы, в гаджетах и приборах – миниатюрные понижающие трансформаторы. В целом, и принцип работы, и конструкция, и назначение у них схожи, ведь главная цель – привести вольтаж к такой величине, при которой опасность уже снижена, но работоспособность изделия сохранена.
Разумеется, если в техническом понятии содержится слово с корнем «безопасность», дело не может ограничиваться только величиной напряжения. Низковольтные электрические сети сегодня не существуют сами по себе – если говорить только о силовых коммуникациях, и не подразумевать телефонную связь, интернет и кабельное телевидение. Потому любая система с низким напряжением – это производная от обычной бытовой сети, а значит где-то в цепи присутствует понижающий трансформатор. Его вторичная обмотка должна быть не только по всем правилам занулена, но и подключена к контуру заземления здания. Кроме того, важно понимать, что условия окружающей среды также крайне существенно влияют на допустимые параметры электротока. К примеру, все рассмотренные ранее величины необходимо снижать втрое, если подразумевается, что люди, которые могут иметь контакт с проводами или кабелями под напряжением, работают в потенциально опасном микроклимате (температура свыше +25°С и относительная влажность более 75%).
Применение безопасного напряжения в повседневной жизни
Сегодня низковольтные питающие контуры стремятся организовывать всё чаще. Использовать их стало до определённой степени даже модно, что идёт только на пользу тенденциям, связанным с распространением сведений о вопросах электробезопасности. Низковольтные сети формируют во многих ресторанах, где уже давно используется только светодиодное освещение, в обычных квартирах с маленькими детьми, в школах и детских садах, в больницах и магазинах. Кроме того, имеются и отраслевые рекомендации по оптимизации мер электробезопасности, куда среди прочего включены и случаи применения приборов и устройств с безопасным напряжением. Кратко рассмотрим их далее.
1. Используя светильники и люстры на длинном подвесе, корпус или плафон которых находится на высоте менее 2 м 50 см, особенно в помещениях повышенной опасности, следует применять именно низковольтное питание. Такой подход не только убережёт от поражения током из-за невнимательности или неудобного расположения прибора, но и предотвратит возможное возгорание.
2. При организации декоративного освещения и подсветки, особенно с использованием светодиодных лент, LED-линеек или других полупроводниковых решений – для снижения нагрузки на сеть и оптимизации энергопотребления.
3. При оборудовании системы аварийного освещения в офисных, коммерческих и выставочных помещениях – для уменьшения пожароопасности и снижения требований к ёмкости источников резервного электропитания.
4. Для локальных цепей и контуров передачи информации, например, систем сигнализации, домофонов, датчиков и реле в рамках комплексов типа Умный дом, а также управления импульсными электроприводимыми механизмами (электрозамки, электроворота, вентили-блокираторы на газоснабжающих и/или водопроводных магистралях и пр.).
5. В промышленных и полупромышленных электроустановках, которые эксплуатируются в частном секторе – с целью снижения уровня опасности для обслуживающего персонала.
6. При подключении мелкого мобильного и среднего стационарного электрического инструмента, в том числе, в мастерских и гаражах, а также в зонах повышенной опасности – для уменьшения рисков поражения током при работе.
7. При подключении крупного стационарного и маломощного промышленного электроинструмента, применяющегося для работ в особо опасных зонах, в том числе, с обязательным требованием использования изоляционных перчаток, резиновых галош и диэлектрических ковриков.
8. При оборудовании сети ландшафтного освещения на территории парка, приусадебного участка, дачи, коттеджа или загородного дома – для уменьшения рисков утечки тока, возникновения шагового напряжения и поражения человека от металлических частей фонарных столбов.
9. При оборудовании системы освещения ванной комнаты и туалета – с целью снижения рисков утечки тока и поражения человека, в том числе, из-за повышенной влажности в помещениях.
10. В подвалах, погребах и прочих сырых помещениях, в том числе, ниже уровня основного грунта – для снижения вероятности поражения человека током, среди прочего вызванного стеснённым пространством, повышенной влажностью или недостаточной прочностью несуще-опорной части электрических коммуникаций.
11. Для питания вспомогательных осветительных приборов и установок ночного и полуаварийного освещения (фонарей на будках охраны территории, на въездных воротах, в проблесково-габаритных огнях на крышах высотных зданий и пр.) – для минимизации энергопотребления периодически используемых осветительных систем и снижения сопряжённых рисков внутри приборов, не подвергающихся регулярному техническому обслуживанию.
Проектирование безопасных низковольтных сетей
Ввиду понятных причин, элементы и участки низковольтных сетей в квартирах должны быть полностью отделены от обычных коммуникаций с бытовым напряжением 220 В. При этом предполагается, что и те, и другие могут быть организованы по одной системе – с использованием некоторого количества распределительных и монтажных коробок для коммутации, с применением требуемой электрофурнитуры в узловых и конечных точках, с прокладкой внутри основных стен, фальш-стен, декоративных перегородок и перекрытий. Важно лишь тщательно следить за тем, чтобы у неосведомлённых пользователей не оставалось возможности подключить приборы и изделия, рассчитанные на 12-42 В к общей сети на 220 В. Хотя самим подводящим проводам это и не повредит, устройства в подобном случае попросту сгорят.
При этом важно отметить, что подключать локальные контуры питания переносных светильников напрямую от понижающих трансформаторов запрещено. Между этими двумя звеньями рекомендуется использование защитных модулей, по своим функциям повторяющих драйверы в светодиодных лампах. При монтаже стационарных осветительных приборов, например, точечных светильников, можно обойтись фабричным блоком питания требуемой мощности, который имеет необходимый уровень защиты от факторов окружающей среды и достаточное охлаждение.
В технических помещениях, где соблюдение правил эксплуатации электроустановок легко доминирует над дизайном (в мастерских, гаражах, подвалах, сараях, погребах, бытовках, сторожках и пр.), оборудуются ящики с понижающими трансформаторами. Они представляют собой небольшие металлические боксы, в которых, помимо трансформатора, располагают также защитную автоматику, розетку для подключения оборудования и шины или клеммные колодки для отвода низковольтных линий. Зачастую расчётная мощность таких ящиков не превосходит 250 Вт. Иногда бокс снабжают собственной подсветкой или совмещают с небольшим светильником, чтобы оптимизировать занимаемое им пространство. Обращаем внимание, что корпус устройства должен быть обязательно заземлён, ведь к нему всё же подводится 220 В.
Хотя самая суть понятия «безопасное напряжение» и гласит о том, что в случае контакта с ним серьёзные травмы и повреждения человеческого организма почти невозможны, это ни в коем случае не отменяет мер по защите проводников. Низковольтные провода следует прокладывать и содержать в условиях, которые не вызывают нарушения целостности изоляции и других оболочек. При этом крайне желательно не прокладывать такие линии в непосредственной близости от силовых магистралей 220 В и 380 В, а также параллельно кабелям интернета, видеодомофона или телефонным линиям.