Безпечна напруга у побуті
Технічний термін «безпечна напруга» майже напевно багатьом людям незнайомий – про нього зазвичай не розповідають у школі та інституті, а саму назву згадують побіжно, роблячи її загальновживаною. Проте, у світлі того, що усі ми інформовані про небезпеку, яка криється у звичайній мережевій напрузі, коректно буде розповісти й про те, які величини офіційно визнаються безпечними. Сьогодні ми не будемо говорити про запобіжні заходи у чистому вигляді, а присвятимо час тому, щоб розповісти про електричний струм з нового для багатьох боку.
У звичайній побутовій розетці напруга повинна становити 220 В за частоти у 50 Гц. Такий норматив розповсюджується не тільки на Україну, але й на усі країни колишнього Радянського Союзу, а також багато європейських держав. І якщо стосовно напруги у різних куточках нашої планети ще не вдалося прийти до єдиної думки, то ось з безпечним для людського тіла вольтажем ясності більше – він для усього населення Землі буде однаковим. Однак, варто зазначити, офіційні нормативи у кожному регіоні земної кулі усе ж можуть трохи відрізнятися, тож ми далі будемо спиратися тільки на ті величини, які є актуальними для України та ближнього зарубіжжя.
Як це – «безпечна напруга»?
З самого початку вивчення електричних явищ було відомо, що вплив струму на організм викликає скорочення м'язів та посмикування кінцівок, а з ростом величини – термічний ефект, у тому числі, опіки. Сьогодні під безпечною напругою розуміється величина не більше 42 В, хоча ще не так давно верхньою межею були 36 В. Вважається, що причиною для розширення допустимих рамок стали відразу два чинники: з одного боку, повсюдний перехід на світлодіодні лампи, світильники та стрічки, які не вимагають мережевого вольтажу 220 В (тобто, автоматично збільшилася ступінь безпеки електроприладів), а з іншого – певна еволюційна зміна параметрів людського організму, одночасно обумовлена поліпшенням раціону та збільшенням середньої маси тіла.
Зазначені 42 В вважаються безпечними для живлення стаціонарних та переносних електрозалежних приладів – як всередині приміщень, так і на відкритому повітрі. Якщо ж мова йде про більш специфічні установки або агрегати (резервуари, котли, пристрої у захисному кожусі), то там вже безпечним визнається тільки вольтаж 12 В та нижче. Про всяк випадок, нагадаємо, що при ураженні людини електричним струмом найбільше значення має саме сила струму, а не його напруга. Однак ампераж, на відміну від вольтажу, не є невід'ємною властивістю джерела струму – він змінюється у залежності від споживача. Тому за силою струму з формальної точки зору припустимою є тільки та величина, за якої людина здатна звільнитися від впливу цього самого струму, докладаючи до цього мінімальних зусиль. У свою чергу,верхня межа вже буде залежати не тільки від величини, але й від тривалості впливу.
Для кращого розуміння питання, наведемо такі дані: мережевий змінний струм, завдяки якому працюють усі наші побутові прилади, заряджаються гаджети та світять люстри, має частоту 50 Гц. За такого її значення припускається напруга дотику всього у 2 В при силі струму у 0,3 мА. Ці мізерні величини вважаються еталоном безпеки, оскільки їх у цілому можна порівняти з параметрами процесів, які відбуваються всередині тіла кожної людини. У випадку з постійним струмом, припустимий вольтаж дотику складе вже 8 В, а сила струму підніметься до 1 мА. Напевно, читачів здивує інформація про те, що постійний струм безпечніший за змінний, адже саме останній ми використовуємо у побуті, однак не усе так просто. У мережах вольтажем до 500 В він дійсно менш небезпечний,однак для ефективної передачі електроенергії на великі відстані потрібні більш високі значення, за яких постійний струм стає істотно небезпечнішим.
На практиці шукана безпечна напруга у побуті досягається трансформацією мережевих 220 В до 12 В або 24 В. У різних пристроях для цих цілей застосовуються свої модулі – у світлодіодних стрічках це будуть спеціальні блоки живлення, у LED-лампах – особливі драйвери, у гаджетах та приладах – мініатюрні знижувальні трансформатори. У цілому, і принцип роботи, і конструкція, і призначення у них схожі, адже головна мета – привести вольтаж до такої величини, за якої небезпека вже знижена, але працездатність виробу збережена.
Звичайно, якщо у технічному понятті міститься слово з коренем «безпека», справа не може обмежуватися тільки величиною напруги. Низьковольтні електричні мережі сьогодні не існують самі по собі – якщо казати тільки про силові комунікації, й не мати на увазі телефонний зв'язок, інтернет та кабельне телебачення. Тому будь-яка система з низькою напругою – це похідна від звичайної побутової мережі, а значить десь у ланцюзі присутній понижувальний трансформатор. Його вторинна обмотка повинна бути не тільки за усіма правилами занулена, але й підключена до контуру заземлення будівлі. Крім того, важливо розуміти, що умови навколишнього середовища також вкрай істотно впливають на припустимі параметри електроструму. Наприклад, усі розглянуті раніше величини необхідно знижувати втричі, якщо передбачається, що люди,які можуть мати контакт з дротами або кабелями під напругою, працюють у потенційно небезпечному мікрокліматі (температура понад +25°С та відносна вологість більше за 75%).
Застосування безпечної напруги у повсякденному житті
Сьогодні низьковольтні живлячі контури прагнуть організовувати дедалі частіше. Використовувати їх стало до певної міри навіть модно, що йде тільки на користь тенденціям, пов'язаним з поширенням відомостей про питання електробезпеки. Низьковольтні мережі формують у багатьох ресторанах, де вже давно використовується тільки світлодіодне освітлення, у звичайних квартирах з маленькими дітьми, у школах та дитячих садах, у лікарнях та магазинах. Окрім того, є й галузеві рекомендації щодо оптимізації заходів електробезпеки, куди серед іншого включені й випадки застосування приладів та пристроїв з безпечною напругою. Коротко розглянемо їх далі.
1. Використовуючи світильники та люстри на довгому підвісі, корпус або плафон яких знаходиться на висоті менше 2 м 50 см, особливо у приміщеннях підвищеної небезпеки, слід застосовувати саме низьковольтне живлення. Такий підхід не тільки вбереже від ураження струмом через неуважність або незручне розташування приладу, але й запобіжить можливому займанню.
2. При організації декоративного освітлення та підсвічування, особливо з використанням світлодіодних стрічок, LED-лінійок або інших напівпровідникових рішень – для зниження навантаження на мережу та оптимізації енергоспоживання.
3. При обладнанні системи аварійного освітлення у офісних, комерційних та виставкових приміщеннях – для зменшення пожежонебезпеки та зниження вимог до ємності джерел резервного електроживлення.
4. Для локальних мереж та контурів передачі інформації, наприклад, систем сигналізації, домофонів, датчиків та реле у рамках комплексів типу Розумний будинок, а також управління імпульсними електропривідними механізмами (електрозамки, електроворота, вентилі-блокатори на газопостачальних та/або водопровідних магістралях та ін.).
5. У промислових та напівпромислових електроустановках, які експлуатуються у приватному секторі – з метою зниження рівня небезпеки для обслуговуючого персоналу.
6. При підключенні дрібного мобільного та середнього стаціонарного електричного інструменту, у тому числі, у майстернях та гаражах, а також у зонах підвищеної небезпеки – для зменшення ризиків ураження струмом під час роботи.
7. При підключенні великого стаціонарного та малопотужного промислового електроінструменту, що застосовується для робіт у особливо небезпечних зонах, у тому числі, з обов'язковою вимогою використання ізоляційних рукавичок, гумових калош та діелектричних килимків.
8. При обладнанні мережі ландшафтного освітлення на території парку, присадибної ділянки, дачі, котеджу або заміського будинку – для зменшення ризиків витоку струму, виникнення крокової напруги та ураження людини від металевих частин ліхтарних стовпів.
9. При обладнанні системи освітлення ванної кімнати та туалету – з метою зниження ризиків витоку струму та ураження людини, у тому числі, через підвищену вологість у приміщеннях.
10. У підвалах, льохах та інших сирих приміщеннях, у тому числі, нижче рівня основного ґрунту – для зниження ймовірності ураження людини струмом, серед іншого викликаного обмеженим простором, підвищеною вологістю або недостатньою міцністю несуче-опорної частини електричних комунікацій.
11. Для живлення допоміжних освітлювальних приладів та установок нічного та напіваварійного освітлення (ліхтарів на будках охорони території, на в'їзних воротах, у проблисково-габаритних вогнях на дахах висотних будівель та ін.) – для мінімізації енергоспоживання періодично використовуваних освітлювальних систем та зниження сполучених ризиків всередині приладів, які не піддаються регулярному технічному обслуговуванню.
Проектування безпечних низьковольтних мереж
З огляду на зрозумілі причини, елементи та ділянки низьковольтних мереж у квартирах повинні бути повністю відокремлені від звичайних комунікацій з побутовою напругою 220 В. При цьому передбачається, що й ті, і інші можуть бути організовані за однією системою – з використанням певної кількості розподільчих та монтажних коробок для комутації, із застосуванням необхідної електрофурнітури у вузлових та кінцевих точках, з прокладкою всередині основних стін, фальш-стін, декоративних перегородок та перекриттів. Важливо лише ретельно стежити за тим, щоб у необізнаних користувачів не залишалося можливості підключити прилади та вироби, розраховані на 12-42 В до загальної мережі на 220 В. Хоча самим підвідним дротам це й не зашкодить, пристрої у подібному випадку просто згорять.
При цьому важливо відзначити, що підключати локальні контури живлення переносних світильників безпосередньо від понижувальних трансформаторів заборонено. Між цими двома ланками рекомендується використання модулів, які за своїми функціями повторюють драйвери у світлодіодних лампах. При монтажі стаціонарних освітлювальних приладів, наприклад, точкових світильників, можна обійтися фабричним блоком живлення необхідної потужності, який має необхідний рівень захисту від факторів навколишнього середовища та достатнє охолодження.
У технічних приміщеннях, де дотримання правил експлуатації електроустановок легко домінує над дизайном (у майстернях, гаражах, підвалах, сараях, погребах, побутівках, сторожках та ін.), обладнуються ящики зі знижувальними трансформаторами. Вони являють собою невеликі металеві бокси, у яких, окрім трансформатору, поміщують також захисну автоматику, розетку для підключення обладнання та шини або клемні колодки для відводу низьковольтних ліній. Найчастіше розрахункова потужність таких ящиків не перевищує 250 Вт. Іноді бокс оснащують власним підсвічуванням або поєднують з невеликим світильником, щоб оптимізувати займаний ним простір. Звертаємо увагу, що корпус пристрою повинен бути обов'язково заземленим, адже до нього усе ж підводиться 220 В.
Хоча сама суть поняття «безпечна напруга» й говорить про те, що у разі контакту з нею серйозні травми та пошкодження людського організму майже неможливі, це у жодному разі не скасовує заходів щодо захисту провідників. Низьковольтні дроти слід прокладати та утримувати у умовах, які не викликають порушення цілісності ізоляції та інших оболонок. При цьому вкрай бажано не прокладати такі лінії у безпосередній близькості від силових магістралей 220 В та 380 В, а також паралельно кабелям інтернету, відеодомофону або телефонним лініям.