Proiectarea aparatelor electrice

Proiectarea aparatelor electrice

Conductorul de faza si conductorul neutru

Odata cu realizarea impamantarii circuitului, cel putin un punct din circuit este comun cu pamantul si prin urmare nu prezinta niciun risc de electrocutare. Intr-un sistem electric simplu, format din doua fire, conductorul conectat la impamantare se numeste neutru, iar conductorul aflat sub tensiune se numeste faza.

Atingerea neutrului si a fazei

In ceea ce priveste sursa de alimentare si sarcina propriu-zisa, existenta punctului de impamantare nu are niciun efect asupra functionarii circuitului. Acesta exista doar pentru siguranta persoanelor ce intra in contact cu circuitul, si inseamna o caderea de tensiunea de 0 volti intre circuit si pamant, tensiune la care atingerea circuitului este sigura. Conductorul aflat sub tensiune, in schimb, poate produce electrocutarea persoanelor ce vin in contact cu acesta in cazul in care alimentarea cu energie electrica nu este intrerupta in prealabil.

Este bine de inteles aceasta diferenta de pericole intre cei doi conductori intr-un circuit electric simplu. Urmatoarele ilustratii sunt realizate pe baza unui circuit electric de apartament/casa tipic (folosind curentul continuu in acest caz pentru simplitatea prezentarii, si nu curent alternativ).

Carcase metalice neconectate la impamantare

Daca luam, de exemplu, un aparat electric, precum un prajitor de paine, cu o carcasa metalica, putem observa ca teoretic acesta nu ar trebui sa prezinte niciun pericol de electrocutare in cazul in care functioneaza corespunzator. Firele metalice din interiorul aparatului ce conduc curentul spre elementul de incalzire sunt izolate fata de carcasa metalica, precum si intre ele, cu un material plastic sau de cauciuc.

Totusi, in cazul in care unul dintre firele existente in interiorul aparatului vine in contact direct cu carcasa metalica, potentialul electric al acesteia va fi egal cu cel al firului, iar atingerea carcasei va fi in acest caz la fel de periculoasa precum atingerea directa a firului. Daca aceasta situatie duce sau nu la electrocutare depinde de natura firului ce atinge carcasa.

In cazul in care firul ce intra in contact cu carcasa metalica este faza (firul aflat "sub tensiune"), utilizatorul aparatului se afla intr-un real pericol. Pe de alta parte, daca neutrul este cel ce atinge carcasa metalica, nu exista niciun pericol de electrocutare.

Utilizarea prizelor polarizate

Pentru a se asigura ca primul caz este mai putin probabil decat celalalt, se incearca in general proiectarea aparatelor electrice astfel incat riscul ca faza sa intre in contact direct cu carcasa metalica sa fie minim. Totusi, aceasta masura preventiva este eficienta doar in cazurile in care polaritatea prizei poate fi garantata. Daca polaritatea acesteia poate fi inversata, atunci firul ce intra in contact cu carcasa poate la fel de bine sa fie cel aflat sub tensiune.

Aparatele electrice proiectate astfel se folosesc la prizele polarizate, un picior al conectorului fiind mai lat iar celalalt mai ingust (prizele sunt si ele construite in acest fel). Prin urmare, conectorul nu poate fi introdus "invers" in priza, iar identitatea firelor din interiorul aparatului poate fi asigurata in acest fel. Acest lucru nu are niciun efect asupra functionarii aparatului, ci serveste doar ca si mijloc de siguranta in utilizare.

Aparate electrice dublu izolate

O alta metoda este realizarea carcasei exterioare a aparatului dintr-un material non-conductor. Astfel de aparate se numesc dublu-izolate, deoarece carcasa serveste ca si izolatie aditionala pe langa cea oferita de conductori. Daca se intampla ca un fir din interiorul aparatului sa intre in contact cu carcasa, aceasta nu prezinta niciun pericol de electrocutare pentru utilizator.

Conectarea directa a carcasei metalice la impamantare

Iar o alta metoda consta in mentinerea carcasei metalice, dar si adaugarea unui al treilea conductor intre punctul de impamantare si carcasa metalica pentru asigurarea unei legaturi directe si sigure intre aceasta si pamant.

Al treilea contact al conectorului prezent la capatul cablului de alimentare asigura o conexiune directa intre carcasa metalica a aparatului si pamant. Cele doua puncte fiind in acest caz electric comune, nu poate exista nicio cadere de tensiune intre ele. Daca firul aflat sub tensiune (faza) atinge accidental carcasa metalica, se va produce un scurt-circuit prin sursa de tensiune si firul de impamantare, scurt-circuit ce va declansa dispozitivele de protectie la supracurent. Utilizatorul aparatului se va afla in siguranta in tot acest timp.

Datorita acestui lucru, nu indepartati niciodata al treilea contact al prizei in cazul in care doriti sa introduceti un conector fara impamantare intr-o priza cu impamantare. Aparatul va functiona in continuare fara nicio problema, dar, prin indepartarea acestui contact, nu va mai exista nicio legatura directa intre carcasa metalica a aparatului si pamant, existand astfel un real pericol de electrocutare pentru persoanele ce vin in contact direct cu carcasa aparatului in cazul aparitiei defectelor.

Detectarea diferentei de curent intre faza si neutru

Asigurarea impotriva electrocutarii se poate realiza si in alta parte, nu doar asupra aparatului electric.

In cazul unui aparat electric ce functioneaza corespunzator, precum in figura de mai sus, valoarea curentului masurat prin faza ar trebui sa fie exact aceeasi cu valoarea curentului masurat prin neutru, datorita faptului ca exista o singura cale pentru deplasarea electronilor. Daca nu exista nicio defectiune in interiorul aparatului, nu exista niciun pericol de electrocutare.

In schimb, daca faza atinge accidental carcasa metalica, va exista un curent prin persoana electrocutata si prin pamant, ce reduce curentul prin neutru si amplifica valoarea sa prin faza, ducand la o diferenta de curent intre cele doua.

Diferenta de curent intre cei doi conductori, faza si neutru, va exista doar in cazul existentei unui curent prin impamantare, caz in car exista o defectiune in sistem. O astfel de diferenta a valorilor curentilor poate fi folosita pentru detectarea defectiunilor si a existentei pericolului de electrocutare. Daca folosim un dispozitiv pentru masurarea diferentei de curent dintre cei doi conductori, existenta acesteia poate fi folosita pentru deschiderea unui intrerupator si "inchiderea" alimentarii cu energie electrica de la retea si prevenirea electrocutarii.