- ΟΙ ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ

    1.    ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Με τον όρο ηλεκτρικό ρεύμα εννοούμε την κίνηση ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων (συνήθως ηλεκτρονίων) προς συγκεκριμένη διεύθυνση (αν και αυτή η εικόνα ταιριάζει περισσότερο στο Συνεχές Ρεύμα).

Όπως στα υδραυλικά δίκτυα μιλάμε για παροχή νερού και την μετράμε σε λίτρα ανά ώρα, έτσι και στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις την «παροχή ηλεκτρονίων» την ονομάζουμε ένταση Ι του ηλεκτρικού ρεύματος και την μετράμε σε Αμπέρ (A).

Διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος έχουμε κατά κανόνα μέσα από υλικά που ονομάζονται αγωγοί. 

Μπορεί όμως, κάτω από ειδικές συνθήκες, να έχουμε διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος και μέσα από μονωτικά υλικά, μέσω του αέρα (π.χ. σπινθήρας), ή ακόμη και στο κενό.

2.    ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΣΗ

Είναι το αίτιο που δημιουργεί την ροή ηλεκτρικού ρεύματος.

Όπως μεταξύ δυο δεξαμενών νερού με διαφορετικό ύψος στάθμης θα έχουμε ροή νερού από την μια δεξαμενή στην άλλη εάν τις ενώσουμε με ένα σωλήνα, έτσι και μεταξύ δυο σημείων που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα ηλεκτρικού δυναμικού θα έχουμε ροή ρεύματος εάν τα ενώσουμε με έναν αγωγό.

Τάση U λοιπόν ονομάζεται η διαφορά δυναμικού μεταξύ δυο σημείων.

Σημείο αναφοράς με ηλεκτρικό δυναμικό μηδέν θεωρούμε τη γη, όπως αντίστοιχα θεωρούμε την στάθμη της θάλασσας ως σημείο αναφοράς με τιμή μηδέν για την μέτρηση του υψομέτρου.

Μονάδα μέτρησης της τάσης είναι το Βολτ (V).

3.    ΑΓΩΓΟΙ

Αγωγοί ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία μπορεί εύκολα να περάσει το ηλεκτρικό ρεύμα. Η ιδιότητα αυτή των αγωγών οφείλεται στην μοριακή δομή του υλικού τους και πιο συγκεκριμένα στην ύπαρξη των ελεύθερων ηλεκτρονίων, δηλαδή ηλεκτρονίων τα οποία μπορούν να κινούνται ελεύθερα μέσα στη μάζα του υλικού, χωρίς να δεσμεύονται από τα άτομα του υλικού.

Καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού είναι όλα τα μέταλλα, ο άνθρακας (π.χ. καρβουνόσκονη), το νερό της βρύσης, αλλά κυρίως της θάλασσας (επειδή περιέχει διαλυμένα άλατα) καθώς και τα ιονισμένα αέρια.

4.    ΜΟΝΩΤΕΣ

Μονωτές ονομάζονται τα υλικά τα οποία δεν διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια και έτσι δεν επιτρέπουν την ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από την μάζα τους.

Μονωτικά υλικά χρησιμοποιούμε όταν θέλουμε να εμποδίσουμε την διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ δυο σημείων που βρίσκονται (ή θα μπορούσαν να βρεθούν) σε διαφορετικό δυναμικό.

Στα μονωτικά υλικά μεταξύ άλλων κατατάσσονται τα ορυκτέλαια, η σιλικόνη, το PVC, το γυαλί, το φυσικό λάστιχο, το ξερό ξύλο κλπ.

5.    ΩΜΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

Όλοι οι αγωγοί παρουσιάζουν κάποια αντίσταση στην διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Αποτέλεσμα του φαινομένου αυτού είναι η απώλεια ισχύος και η ανάπτυξη θερμότητας στους αγωγούς. Επιπλέον, εάν η τιμή του ρεύματος ξεπεράσει κάποιο όριο ο αγωγός μπορεί να υπερθερμανθεί και να καταστραφεί.

Η ωμική αντίσταση συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα R και μετριέται σε Ωμ (Ω).

Το μέγεθος της αντίστασης R ενός συγκεκριμένου αγωγού είναι ανάλογο με το μήκος L του αγωγού, αντιστρόφως ανάλογο της διατομής S του αγωγού και εξαρτάται από το υλικό του αγωγού.

Μέταλλα όπως ο άργυρος, ο χαλκός και το αλουμίνιο έχουν πολύ μικρή αντίσταση και έτσι χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ηλεκτρικών κυκλωμάτων και καλωδίων.

6.    ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

Είναι υλικά κατασκευασμένα από τον άνθρωπο. Έχουν ως βάση το πυρίτιο, στο οποίο γίνεται προσθήκη διαφόρων προσμίξεων. Οι προσμίξεις αυτές καθορίζουν τελικά τις ιδιότητες του ημιαγωγού.

Οι ημιαγωγοί είναι υλικά τα οποία ανάλογα με τις συνθήκες μπορούν να γίνονται καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού (δηλαδή να διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια) ή να γίνονται μονωτές, (δηλαδή να δεσμεύουν τα ηλεκτρόνια που προηγουμένως ήταν ελεύθερα). Επίσης ανάλογα με τις συνθήκες μπορεί να μεταβάλλεται η τιμή της ωμικής αντίστασης ενός ημιαγωγού.

Παραδείγματα ημιαγωγών είναι η δίοδος, το τρανζίστορ, το θυρίστορ κ.λ.π. Ένα μεγάλο μέρος της σύγχρονης τεχνολογίας στηρίζεται στην τεχνολογία των ημιαγωγών.

7.    ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Ωμ

Η ένταση I του ρεύματος που θα περάσει μέσα από ένα κύκλωμα εξαρτάται αφ’ ενός από την τάση που θα εφαρμόσουμε στα άκρα του κυκλώματος και αφ’ ετέρου από την αντίσταση του κυκλώματος.

Συγκεκριμένα, όσο αυξάνεται η τάση V αυξάνεται και το ρεύμα.

Αντίθετα όσο αυξάνεται η αντίσταση R μειώνεται το ρεύμα.

Τα παραπάνω εκφράζονται συνοπτικά με τον νόμο του Ωμ:

Ι = V / R

Προκειμένου όμως να εφαρμόσουμε το νόμο του Ωμ σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) θα πρέπει να λάβουμε υπ’ όψη μας εκτός από την ωμική, και την επαγωγική και χωρητική αντίσταση που εμφανίζεται όταν έχουμε επαγωγές (π.χ. πηνία) και χωρητικότητες (π.χ. πυκνωτές).

Έτσι, ενώ στο συνεχές ρεύμα χρησιμοποιούμε την ωμική αντίσταση R, στο εναλλασσόμενο χρησιμοποιούμε την σύνθετη αντίσταση Ζ, η οποία εκφράζεται επίσης σε Ωμ.

8.    ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

Κάθε διάταξη που περιλαμβάνει πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και τουλάχιστον ένα καταναλωτή (φορτίο) ονομάζεται ηλεκτρικό κύκλωμα. Τα βασικά και απαραίτητα στοιχεία τα οποία πρέπει να περιλαμβάνει κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα είναι:

Πηγή Ηλεκτρικής Ενέργειας

   Μπορεί να είναι η παροχή από το δίκτυο της ΔΕΗ, μια γεννήτρια ή ακόμη και ένας συσσωρευτής.

Κύρια χαρακτηριστικά κάθε πηγής ΗΕ είναι το είδος της τάσης (DC  ή AC), η ονομαστική συχνότητα (για πηγές AC), η ονομαστική τάση εξόδου και η ονομαστική ισχύς, από την οποία προκύπτει η μέγιστη ένταση με την οποία μπορεί η πηγή να τροφοδοτεί το κύκλωμα χωρίς σημαντική πτώση τάσης.

Καταναλωτής

Καταναλωτής ονομάζεται οποιαδήποτε διάταξη απορροφά ηλεκτρική ενέργεια και την μετατρέπει σε άλλη μορφή ενέργειας.

Μπορεί να είναι από μία μικρή ηλεκτρική συσκευή έως μία ολόκληρη βιομηχανική εγκατάσταση.

Τα κύρια χαρακτηριστικά κάθε καταναλωτή είναι το είδος της τάσης λειτουργίας (DC ή AC), η ονομαστική συχνότητα, η ονομαστική τάση και η ονομαστική ισχύς, δηλαδή η ισχύς που απορροφά υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.

Αγωγοί

Σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα χρησιμοποιούνται αγωγοί για την μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Κύρια χαρακτηριστικά των αγωγών είναι το υλικό κατασκευής (χαλκός ή αλουμίνιο) και η διατομή (σε mm², ή καρέ όπως τα ονομάζουν συχνά οι ηλεκτρολόγοι).

Διατάξεις Ελέγχου / Προστασίας / Απομόνωσης

Σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα πρέπει να έχουμε τη δυνατότητα ελέγχου του (θέση ΕΝΤΟΣ και θέση ΕΚΤΟΣ λειτουργίας).

Επίσης κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα πρέπει να αυτοπροστατεύεται σε περίπτωση σφάλματος ή αντικανονικών συνθηκών λειτουργίας (βραχυκύκλωμα, υπερφόρτιση).

Για τους λόγους αυτούς κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα πρέπει να περιλαμβάνει διατάξεις ελέγχου όπως αποζεύκτες και κοινούς διακόπτες και διατάξεις προστασίας όπως ασφάλειες, ή αυτόματους διακόπτες.

Γείωση

Όλες οι συσκευές με μεταλλικό περίβλημα πρέπει να γειώνονται, δηλαδή να συνδέονται μέσω του φις τους και της πρίζας με τη γη, έτσι ώστε αν υπάρξει εσωτερική διαρροή ρεύματος προς το περίβλημά τους, το τελευταίο να μην ανεβάσει επικίνδυνη τάση προς τη γη και προκαλέσει ηλεκτροπληξία σε όποιον το αγγίξει. 
Φυσικά αυτή η ροή ρεύματος προς τη γη θα κάψει αμέσως τις ασφάλειες, διακόπτοντας τελικά την τάση.
Ο αγωγός της γείωσης γενικά, έχει κίτρινο ή κίτρινο/πράσινο χρώμα.

Ρελέ προστασίας
 

Τελευταία, είναι υποχρεωτική η χρήση στα οικιακά κυκλώματα, του «διαφορικού ρελέ, ή ρελέ προστασίας», που έχει σαν σκοπό την προστασία των ανθρώπων από την ηλεκτροπληξία, επιπλέον από το σύστημα γείωσης της εγκατάστασης.

Ρευματολήπτες (Φις)

Τα φις είναι εξαρτήματα του ηλεκτρικού κυκλώματος, που χειριζόμαστε για τη σύνδεση και αποσύνδεση των ηλεκτρικών συσκευών στους ρευματοδότες (πρίζες).

Τα οικιακά φις είναι δύο τύπων, τα απλά  μέχρι 6 Α, και τα σούκο μέχρι 16 Α.

Πρέπει να προσέχουμε:

- Να κρατάμε και την πρίζα καθώς βγάζουμε το φις, ώστε να μην βγεί η πρίζα από τον τοίχο.

- Να μην τραβάμε το φις από το καλώδιο, ώστε να μην βγεί το καλώδιο από το φις.

- Εάν το φις έχει γείωση (το τρίτο ποδαράκι στα παλιά απλά φις*), να το συνδέουμε μόνο σε πρίζα με γείωση, ή με ειδικό αντάπτορα (τα παλιά φις) σε πρίζα σούκο.

- Τα φις σούκο τα βάζουμε μόνο σε πρίζες σούκο.

*

·        Τα νεότερα απλά φις είναι χωρίς γείωση, και φυσικά χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές μόνο σε συσκευές που δεν χρειάζεται γείωση.

·        Όταν χρειάζεται γείωση, χρησιμοποιούνται πλέον μόνο τα φις σούκο.

·        Τα νεότερα απλά φις έχουν καλύτερη σχεδίαση από τα παλαιότερα, έτσι ώστε οι ακροδέκτες τους να προστατεύονται από ανθρώπινη επαφή, πριν ακόμα έλθουν σε επαφή με την τάση.

                                                      Πως ΔΕΝ πρέπει να χρησιμοποιούμε τα πολύπριζα 

Πρίζα και φις σούκο, με γείωση. Υπόψη ότι υπάρχουν και φις σούκο χωρίς γείωση, που όμως χρησιμοποιούνται ΜΟΝΟ από τους κατασκευστές σε ειδικά μονωμένες συσκευές (συνήθως με πλαστικό περίβλημα) και σήμα το διπλό τετράγωνο.

                             Τυπικό ρελέ προστασίας έναντι ηλεκτροπληξίας                  

  Σύγχρονο διπολικό φις (εμπρός), με μονωμένες τις βάσεις των ακροδεκτών.

Το Σώμα μας και ο Ηλεκτρισμός

Ο ηλεκτρισμός είναι συντελεστής προόδου και πολιτισμού.

Μην ξεχνάτε όμως και την τεράστια δύναμη του, και συγχρόνως κάποια απειλή που κρύβει.

Αρκεί μια, αθέλητη βέβαια επαφή του ανθρώπινου σώματος με ηλεκτρισμένα στοιχεία, για να προκύψει, ανάλογα με τις συνθήκες, σοβαρός ή ελαφρότερος τραυματισμός ή και θάνατος.

Οι κινήσεις στο ανθρώπινο σώμα πραγματοποιούνται από τους μύες, οι οποίοι για τον σκοπό αυτό δέχονται εντολές από τον εγκέφαλο.

Οι εντολές αυτές φθάνουν στο μυϊκό σύστημα μέσω του νευρικού συστήματος, με την μορφή μικρορευμάτων.

Δηλαδή, το σώμα μας έχει μια γεννήτρια που είναι ταυτόχρονα και κέντρο ελέγχου (τον εγκέφαλο), αγωγούς (τα νεύρα) και αποδέκτες (τους μυς).

Σε περίπτωση που πραγματοποιήσαμε με το σώμα μας ηλεκτρική επαφή μεταξύ δύο σημείων υπό τάση π.χ. από χέρι σε χέρι, ή από χέρι σε πόδι, η επαφή αυτή στέλνει στο σώμα μας κάποιο ηλεκτρικό ρεύμα.

Εφόσον το ρεύμα αυτό είναι ισχυρότερο από τα μικρορεύματα που κανονικά οδεύουν μεταξύ των νεύρων μας, τότε έχουμε πρόβλημα.

Αυτό, μπορεί να είναι απλά ένα μούδιασμα, σύσπαση των μυών, εγκαύματα στο σώμα (εσωτερικά ή και εξωτερικά) ή και θάνατος.

Ο θάνατος μπορεί να προέλθει από προσωρινή παράλυση των μυών των πλευρών, δηλαδή ασφυξία, ή απώλεια του κανονικού ρυθμού της καρδιάς (μαρμαρυγή ή ανακοπή).

Γι’ αυτό, σε περίπτωση ηλεκτροπληξίας με το θύμα αναίσθητο, μόλις εξασφαλίσουμε ότι το θύμα δεν έρχεται πλέον σε επαφή με την τάση, ελέγχουμε για αναπνοή και σφυγμό, και εφόσον χρειαστεί κάνουμε αμέσως τεχνητή αναπνοή ή και καρδιακές μαλάξεις μέχρι να έλθει γιατρός, ο οποίος πρέπει να κληθεί οπωσδήποτε.

Από έρευνες, έχει προκύψει ότι το όριο των επικίνδυνων τάσεων για το σώμα μας είναι για το Εναλλασσόμενο Ρεύμα τα 50 Βολτ (και ακόμα χαμηλότερα για συνθήκες υψηλής υγρασίας, εφίδρωσης κ.λ.π.). Για το Συνεχές Ρεύμα, το όριο των επικίνδυνων τάσεων, είναι περίπου 50% υψηλότερο.

Στην πραγματικότητα, είναι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαπερνά το σώμα, αυτή η οποία δημιουργεί το πρόβλημα στον ανθρώπινο οργανισμό.

Αρκούν 30 mA στο εναλλασσόμενο ρεύμα, δηλαδή 8 περίπου φορές λιγότερο ρεύμα από την κατανάλωση μιας λάμπας 60 Βατ, για να κινδυνεύσει σοβαρά ο άνθρωπος. Μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την ένταση που θα υποστεί ένας άνθρωπος που θα αγγίξει ένα σημείο με τάση V, από το νόμο του Ωμ: 

         

                                               I = V / R            

          

Καθώς η αντίσταση R του ανθρώπινου σώματος είναι γύρω στα 1500 Ω* και την τάση V ίση με 230 V, το ρεύμα είναι 0.15 Α ή 150 mA, δηλαδή πενταπλάσιο από το όριο που κινδυνεύει η ζωή του ανθρώπου.

* Η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως υγρασία, ηλικία, φύλο κλπ, αλλά και από την τάση στην οποία εκτίθεται (σε μεγαλύτερη τάση, μειώνεται η αντίσταση).

Μην ξεχνάτε:  Το θύμα της ηλεκτροπληξίας, εάν δεν έχει τις αισθήσεις του, χρειάζεται σχεδόν πάντα (και άμεσα) τεχνητή αναπνοή και ενδεχομένως και καρδιακές μαλάξεις.

KAI ΛΙΓΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ…

 Η τυποποίηση των τάσεων κατά IEC. Προσέξτε ότι τάση πάνω από 1000 VAC θεωρείται Υψηλή. Ανεπίσημα, η τάση από 1000 - 35000 VAC αναφέρεται και σαν Μέση Τάση.

Ένα αναλυτικό διάγραμμα Χρόνου (Τ) – Έντασης (Ι) των επιπτώσεων του ρεύματος στον άνθρωπο, σε σχέση με τη διάρκεια της έκθεσής του σ’ αυτό. Οι περιοχές AC-1 μέχρι AC-4 αντιστοιχούν σε: καμμία επίδραση, ελαφρά επίδραση, επικίνδυνη επίδραση, μάλλον θανατηφόρα επίδραση.

Η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος στο ρεύμα εξαρτάται από την τάση και την κατάσταση της επιδερμίδας (το πόσο υγρή είναι). Ο πρώτος παράγοντας ειδικότερα (η τάση), συνδέεται με το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος της αντίστασης του σώματος προέρχεται από την επιδερμίδα, η οποία (εφόσον είναι ξηρή) συμπεριφέρεται σαν πυκνωτής μέχρι μία ορισμένη τάση, πάνω από την οποία ο πυκνωτής «διασπάται» και η αντίσταση μειώνεται σημαντικά.

Γι’ αυτό η ηλικία και το φύλο παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του σώματος, καθώς παιδιά και γυναίκες έχουν αναλογικά λεπτότερη επιδερμίδα, άρα το σώμα τους παρουσιάζει μικρότερη ηλεκτρική αντίσταση σε σχέση με τους άντρες.

Η συχνότητα του ρεύματος επίσης καθορίζει την αντίσταση του ανθρώπινου σώματος. Ατυχώς η μικρότερη αντίσταση συμπίπτει με τη συχνότητα του βιομηχανικού (και οικιακού) ρεύματος.

Στις χαμηλές συχνότητες είναι το φαινόμενο του πυκνωτή της επιδερμίδας του σώματος που αυξάνει την αντίσταση του σώματος, ενώ στις ψηλές συχνότητες είναι το «επιδερμικό φαινόμενο» των αγωγών που έχει αντίστοιχη επίδραση.

Το φαινόμενο αυτό έχει να κάνει με την προτίμηση του εναλλασσόμενου ρεύματος να ρέει επιφανειακά στους αγωγούς, εξαιτίας της αυτεπαγωγής που είναι ανάλογη της συχνότητας.

Ένας κρυφός κίνδυνος του ηλεκτρισμού (δηλαδή ακόμα πιο κρυφός από τους συνηθισμένους!), είναι όταν σ’ ένα ηλεκτρικό κύκλωμα υπάρχουν πυκνωτές. Οι πυκνωτές διατηρούν την τάση τους για αρκετό διάστημα ακόμα και μετά την αποσύνδεση της συσκευής από την τροφοδότηση. Επίσης τα καλώδια, αν η τάση είναι Υψηλή, συμπεριφέρονται σαν πυκνωτές και χρειάζεται διαδικασία εκκένωσης φορτίου (συνήθως με γείωση) για να τα πλησιάσει κανείς.

Όσο και να φαίνεται περίεργο, ο τεχνίτης εργάζεται σε γραμμή Υψηλής Τάσης σε λειτουργία!

Για να γίνει όμως αυτό, χρειάζεται προσέγγιση από αέρα, ολόσωμη στολή με νήματα αργύρου στην πλέξη της (ο άργυρος είναι ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού) και ισοδυναμική σύνδεση μεταξύ του ελικοπτέρου, της στολής και του αγωγού (τα λευκά καλώδια που κρέμονται). Η πορτοκαλιά μπάλα δεν είναι λειτουργική της γραμμής, απλά την επισημαίνει όταν περνάει επάνω από κοιλάδες, φαράγγια κλπ, για την ασφάλεια της αεροπλοΐας.

Μην παραπλανάστε από ορισμένες ακραίες επιδείξεις, όπως του Raj Mohan Nair. Ο ηλεκτρισμός είναι θανατηφόρος!

KAI AKOMA ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ…

Μέχρι τώρα είδαμε τις γενικές ιδιότητες του ηλεκτρικού ρεύματος και τις επιπτώσεις του στον άνθρωπο.

Στη συνέχεια θα δούμε τις διατάξεις που χρησιμοποιούνται για τη διανομή του ρεύματος, έτσι ώστε κατά κατ' αρχήν να  μας προστατεύει η ίδια η εγκατάσταση.

Η βασική προστασία των ανθρώπων από έναν αγωγό υπό τάση εξασφαλίζεται είτε με την παρεμβολή στερεού μονωτικού (όπως πχ στα καλώδια), ή με την επαρκή απομάκρυνσή του και με τρόπο που να αποκλείεται η τυχαία επαφή (πχ στους εναέριους  αγωγούς).
Ένας άλλος τρόπος προστασίας είναι η χρήση πολύ χαμηλής τάσης, δηλαδή τάσης το πολύ μέχρι 50 VAC, αλλά επειδή όσο η τάση χαμηλώνει η ένταση αυξάνεται (για τη μεταφορά της ίδιας ισχύος), ο τρόπος αυτός δεν είναι πρακτικός για την τροφοδότηση παρά μόνον εγκαταστάσεων περιορισμένης ισχύος, όπως πχ φωτιστικών σωμάτων σε κήπο.

Με την προηγούμενη μέθοδο, δηλαδή την πολύ χαμηλή τάση, προφανώς απαιτούνται και ειδικές συσκευές τάσης 50 VAC, μπορούμε όμως να χρησιμοποιήσουμε και συνηθισμένες συσκευές 230 VAC μικρής ισχύος σε ειδικές συνθήκες, όπως πχ ξυριστικές μηχανές στο μπάνιο, εφόσον τροφοδοτηθούν από έναν μικρό μετασχηματιστή «απομόνωσης».

Ο μετασχηματιστής αυτός, με σύμβολο έναν μετασχηματιστή πάνω σε ασπίδα  όπως στην εικόνα, παρέχει στην έξοδό του την ίδια τάση με την είσοδό του, δηλαδή 230 VAC, αλλά σε ιδιαίτερο κύκλωμα (κόκκινο στο σχήμα) που δεν έχει σύνδεση με τη γη, ώστε ενδεχόμενη διαρροή ρεύματος από την μία πολικότητά του να μην βρίσκει δρόμο «μέσω της γης» για να κλείσει το κύκλωμα με την άλλη πολικότητα.

Η χρήση αυτής της μεθόδου όμως, περιορίζεται σε ηλεκτρικές συσκευές πολύ μικρής ισχύος.

Η κλασική διάταξη τροφοδότησης σε οικιακές και βιομηχανικές διατάξεις στην Ελλάδα, είναι η ΤΝ και συγκεκριμένα η TN-S. Το πρώτο γράμμα αναφέρεται στη σχέση του ουδέτερου (του μετασχηματιστή) με τη γη, ενώ το δεύτερο στη σχέση του μεταλλικού κελύφους των συσκευών με τη γη. Το τρίτο γράμμα δείχνει αν ο ουδέτερος και η γείωση είναι σε κοινό αγωγό (C), ή όχι (S).

Εδώ, ο ουδέτερος του μετασχηματιστή γειώνεται τόσο στον μετασχηματιστή, όσο και στην είσοδο της εγκατάστασης.

Στη συνέχεια, στην περίπτωση της TN–C εγκατάστασης ο ουδέτερος χρησιμοποιείται σαν κοινός αγωγός μαζί με τη γείωση, ενώ στην περίπτωση της TN–S εγκατάστασης αποτελεί ξεχωριστό αγωγό από τη γείωση.

Μία άλλη διάταξη που χρησιμοποιείται ειδικά στη βιομηχανία (όχι όμως στην Ελλάδα), είναι η διάταξη που ΙΤ που δεν διανέμει τον ουδέτερο του μετασχηματιστή.

Το πλεονέκτημα της διάταξης αυτής είναι ότι το πρώτο σφάλμα προς γη δεν αποτελεί βραχυκύκλωμα (αφού το ρεύμα δεν μπορεί να επιστρέψει στον κόμβο του μετασχηματιστή), οπότε δεν διακόπτεται η τροφοδότηση.

Όμως, απαιτείται η τοποθέτηση μιας μόνιμης συσκευής ελέγχου μόνωσης (CPI - Controleur Permenant d’ Isolement) για να ανιχνευθεί (και συνήθως να σηματοδοτηθεί αυτόματα) το πρώτο αυτό σφάλμα, ώστε η ομάδα συντήρησης να επέμβει το γρηγορότερο, πριν ένα δεύτερο σφάλμα (σε άλλη φάση) προκαλέσει βραχυκύκλωμα. 

ΚΑΙ ΜΕΡΙΚΑ ΠΙΟ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΜΕΝΑ.

1. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ.

Κάθε ηλεκτρολόγος γνωρίζει ότι το παραπάνω σχήμα αντιστοιχεί στη κλασική διάταξη εκκίνησης / σταματήματος μιάς συσκευής, με μπουτόν και μέσω ενός ρελέ (Κ1).

Εάν όμως η άμεση διακοπή λειτουργία της συσκευής είναι ζωτικής σημασίας, τότε το σχήμα αυτό που χρησιμοποιεί ένα απλό ρελέ δεν είναι επαρκές.

Παρότι το σταμάτημα γίνεται με διακοπή της εντολής προς το ρελέ Κ1 (άρα στο ενδεχόμενο μη καλής επαφής στο μπουτόν STOP S1 ή διακοπής του καλωδίου του, θα σταματήσει η συσκευή), δεν αντιμετωπίζεται το ενδεχόμενο συγκόλλησης των επαφών, είτε του S1 είτε του Κ1.

Για τον λόγο αυτό, στις περιπτώσεις αυτές χρησιμοποιούνται ειδικά ρελέ ασφαλείας (συνήθως σε κόκκινο ή κίτρινο χρώμα) που έχουν διπλές επαφές εξόδου και επιπλέον εσωτερικό κύκλωμα που ελέγχει τη θέση τους σε σχέση με τις εντολές που έχει δεχτεί το ρελέ (σχηματοποιημένη διάταξη, κάτω).

Για το ίδιο λόγο, το μπουτόν STOP δεν χρησιμοποιείται σαν ψηφιακή είσοδος σε PLC για τη λειτουργία του σταματήματος (παρά μόνο για σηματοδότηση), αλλά χρησιμοποιείται σε ανεξάρτητο καλωδιωμένο κύκλωμα που διακόπτει άμεσα την τροφοδότηση των ρελέ ισχύος. Εξαιρείται φυσικά η περίπτωση που το ίδιο το PLC ενσωματώνει λειτουργία ρελέ ασφαλείας, σε κάποιες εισόδους και εξόδους του.

2. ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ.

         

Σε μία αυτοματοποιημένη εγκατάσταση είναι σημαντικό να προστατεύεται ο εργαζόμενος εάν κατά λάθος εισχωρήσει σε χώρο που η αυτοματοποιημένη κίνηση της μηχανής μπορεί  να τον τραυματίσει.

Στην εικόνα επάνω, μπλοκάρεται η πρόσβαση σε διάφορα σημεία που ελέγχονται από τα κίτρινα ρελέ ασφαλείας, όπως αντίστοιχα ελέγχονται και τα μπουτόν επείγουσας στάσης.

Σαν γενική αρχή, η είσοδος στις επικίνδυνες περιοχές θα πρέπει σηματοδοτείται σαφώς, και επίσης θα πρέπει να ασφαλίζεται είτε με τρόπο που προϋποθέτει συγκεκριμένη ηθελημένη ενέργεια του χειριστή (π.χ. να ξεβιδώσει τις βίδες από ένα προστευτικό πλέγμα),  είτε με τρόπο που όσο η μηχανή είναι σε λειτουργία η πρόσβαση να μπλοκάρεται και να απελευθερώνονται μόνο όταν η μηχανή είναι σταματημένη και ασφαλισμένη* (πχ ηλεκτρικά μάνταλα σε πόρτες εισόδου).

*Ακόμα και το αυτόματο σταμάτημα μιας μηχανής στη συνέχεια μιας παραβίασης πρόσβασης ενδεχομένως δεν είναι επαρκές, εφόσον στη μηχανή αποθηκεύεται θερμική, μηχανική (πχ ενέργεια σφονδύλου ή συμπιεσμένων ελατηρίων), ή ηλεκτρική ενέργεια (πχ ενέργεια πυκνωτών). 
Μία από τις προϋποθέσεις ώστε μια μηχανή να θεωρείται "ασφαλισμένη", είναι να μην υπάρχει παραμένουσα ενέργεια στο σύστημα.  

3. ΔΥΟ ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ

Παρακάτω παρουσιάζονται ενδεικτικά δύο από τις πολλές περιπτώσεις που ο κίνδυνος δεν είναι άμεσα ορατός, υπάρχουν όμως σημαντικές επιπτώσεις στην ασφάλεια της εγκατάστασης και των χρηστών:

Στην εικόνα επάνω, τo εγχειρίδιο που περιέχει και σχολιάζει το ελληνικό πρότυπο για τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, ένα  πολύ καλογραμμένο και χρήσιμο βοήθημα για κάθε επαγγελματία ηλεκτρολόγο.

  

Γ.Μεταξάς