Обновлено 6.12.2022 — добавлен пост Михаила И. об электроожоге от телефона в ванной
За свою практику на локомотивах, авиатехнике, по квартирам и по рынкам я и фазы наглухо сводил, и ронял куда не надо инструмент и крепёж, и наслаждался запахом плавленых проводов, и сам становился проводником. Орлята учатся клевать, от этого никуда не деться, даже самолёты иногда падают, а поезда сходят с рельсов, что уж говорить про отдельно взятого электрика...
Но если с электричеством не работаешь круглый год, а просто им пользуешься — то мирно сосуществовать с ним не так трудно. Чем электричество опасно? Для неживых предметов — пожаром, для живых существ — поражением, причём поражение тоже может быть разным. Пару случаев на днях рассказал доктор Знаев:
Первый — и пожар, и электротравматизм, второй — чисто травматизм. О нём я расскажу во второй части статьи, сперва — о пожаре. Как и всегда, расскажу всё подробно и с комментариями.
ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Каждый думает, что это случается у каких-нибудь синеботов, пока это не коснётся его, причём тогда, когда вроде ничто не предвещало беды. Прямо как у Апокалипсии Армагеддоновны, автора канала «Записки репетитора»:
Перегрев токоведущих частей и пожар возникают от выделения тепла. В статье «ТЭД-5» я озвучил важную формулу: P = I²R. Она значит, что там, где течёт ток — всегда выделяется тепло, и с ростом тока тепловыделение растёт страшно, квадратично: ток вырос вдвое — тепла стало больше вчетверо.
И розетка, всё лето мирно тянувшая компьютер, внезапно поджигает обои, не справившись с обогревателем! Потому что комп берёт максимум ватт 300 — 400 (обычно намного меньше), а обогреватель может брать и киловатт, и два. Возьмём средний, на 1,6 кВт: 400 + 1600 = уже пятикратный рост тока. А это рост тепловыделения в 25 раз!
Почему именно розетка? Потому что провод, если он не повреждён — весьма удобная «труба» для электронов, а вот розетка — целая куча контактных зажимов. Провода зажаты винтами — раз, штыри вилки зажаты ламелями розетки (на рисунке — гнёзда) — два.
В каждой контактной паре пятно контакта может быть реальным пятном (когда провод хорошо «размазало» винтом), может быть узкой полоской (между штырём и ламелью почти всегда так), а может быть и маленькой точкой. И все электроны, комфортно текшие по проводу, пролезают через это узкое пятно, толпятся — вот и нагрев.
Усугубляет ситуацию плохое нажатие — если ламели из тонкого и плохо пружинящего металла, а винты плохо зажаты или прослабли от времени. Меньше нажатие — меньше деформация металла — меньше площадь контакта. Для мощного нажатия в хороших розетках стоят специальные пружины, а под винтами стоят пластины с шайбами Гровера (пружинными).
Вдобавок бич конкретно нашей страны — двойственность вилок, полно как советского стандарта (со штырями диаметром 4 мм — тип 81), так и евровилок (штырь диаметром 4,8 мм — тип 82). Нетрудно догадаться, что евровилка разжимает ламели, после чего они отвратительно контачат с обычными вилками. Могут перестать контачить вообще — каждый хоть раз «шарился» зарядником в розетке, пытаясь найти 220...
- Какие правила можно из этого вывести?
1) Держать розетки под контролем. Если чувствуете, что она ощутимо греется — это повод провести вскрытие.
2) По возможности разделить места на розетках и тройниках: эти — для евровилок, эти — для обычных.
3) Максимально укоротить «пищевые цепочки». Каждый разъём (вилка с розеткой) — источник нагрева и потерь, если включить чайник в тройник, который вставлен в удлинитель, который включён в розетку — он и кипятиться будет дольше, и какое-то из звеньев может сгореть на работе. Лучше сделать под чайник розетку в удобном месте;
4) При ремонте не экономить на розетках, если планируете включать в них что-то мощнее телевизора. Обогреватель, пылесос, чайник, микроволновка, утюг — это всё мощные потребители. Компьютер — так себе. Холодильник, пусть он и большой — нет. Ноутбук, настольная лампа, телефон вообще берут копейки. Если уж поставили дешёвую розетку — крепитесь.
О пожарах самих электроприборах — во второй статье:
В хороших советских розетках контакты поджимались пружинами, сейчас тоже изредка попадаются такие. Можно советскую розетку приспособить под евровилку — рассверлить гнёзда, но, во-первых, на ней нет заземляющего контакта, который иногда нужен (о нём в конце статьи), во-вторых — тогда не забывайте, что советская вилка уже будет контачить с ней плохо.
Но и провода тоже не «Шиком» бриты, в комментариях Апокалипсия разместила фотографию домового щитка, который ей "недавно поменяли коммунальщики". Там, что было ожидаемо, сделано всё было топором — стояли три автомата С25 производства TDM (думаю, и сейчас стоят):
Даже если не брать во внимание, что TDM — единственная контора, аппараты которой у меня с новья (буквально в первый месяц) горели дважды, чего ни разу не было ни с IEK-ом, ни с EKF-ом, ни с DEKraft-ом, ни с другими народными марками — С25 для квартирных линий многовато.
Цифры на автомате — его номинальный ток. Который он гарантированно выдержит длительно. Если ток превышает номинал в 1,3 — 1,5 раза — начинает работать тепловой расцепитель, автомат подождёт и выключится. Чем больше перегрузка — тем быстрее он выстрелит. Если же ток резко взлетит в несколько раз — сработает электромагнитный расцепитель и автомат выключится без задержки.
Автомат класса В сразу сработает при перегрузке в 3 — 5 раз, класса С — при перегрузке в 5 — 10 раз. То есть автомат С25 без задержки отключится от тока 125 — 250 ампер , а с задержкой отключится примерно от 40 А. Теперь посмотрим, какие провода лежат у Апокалипсии:
В розетку заходит новый медный провод 3х2,5, то есть 3-жильный с сечением каждой жилы 2,5 мм². Для проводов закрытой прокладки разумный предел плотности тока — 5 А/мм², для провода сечением 2,5 квадрата получается разумный ток 12,5 А. А автомат начнёт реагировать примерно с 40 ампер, когда провод будет перегружен втрое! Без комментариев.
Сразу оговорюсь, что в ПУЭ и СП указаны куда большие значения, но это для идеальных условий, когда всё выполнено правильно, обслуживается вовремя и меняется по сроку. А для реальной жизни больше подходят указанные значения —не сильно дороже, зато избавляет от проблем.
- Поэтому провода нужно выбирать сообразно нагрузке, а автомат — сообразно проводам, а не «какие есть» или «чтоб не выбивало».
Автомат обязан выбивать в случае перегрузки, на то он и поставлен. Нередко встречаются истории, что "от обогревателей выбивало автомат, вызвали электрика, он поставил на 32 ампера — выбивать перестало, но стали гореть розетки". Таких «электриков» надо казнить топором без права переписки.
Алюминиевые провода (которые на какое-то время пропали с рынка, а сейчас вернулись под именем АВВГ) выбираются по закону «квадрат на киловатт», медные (чаще всего в проводку кладут ВВГ) — по закону «0,8 квадрата на киловатт». Если вам нужно навешать на розетку три киловатта — 3 х 0,8 = 2,4. Провода 2,5 мм² хватает. Алюминий считается «квадрат на киловатт».
Если посчитать по амперам — выходит примерно то же самое: 3000 Вт / 220 В = 13,6 А, 13,6 А / 5 А/мм² = 2,7 мм². В реальности цифры немного другие, но не будем усложнять — и так видно, что закон справедлив. А ближайший по номиналу автомат из стандартного ряда 6/10/16/25/32/40 А — 16 А.
Не стоит забывать о нагреве проводов и при работе с удлинителями — кабель под солидной нагрузкой нужно разматывать полностью. На советских удлинителях так и писалось: "При работе с полной нагрузкой шнур вытянуть полностью". Нагрева достаточно, чтобы катушка с кабелем превратилась в сплавленный комок, а расправленный кабель хорошо охлаждается.
- И не забывайте, что ветка не может быть толще дерева!
Если у вас ввод в квартиру из алюминия сечением 2,5 квадрата — три медных линии по 2,5 вы от него не разведёте. Сожжёте ввод. А если считаете 3-фазную линию — умножайте нагрузку на те самые 1,73 (корень из трёх).
Освещение же сейчас берёт сущие копейки, поэтому кладём на него минимально возможный ВВГ 1,5 квадрата и всё. Остальные провода, как видите, можно рассчитать, используя школьные знания физики и арифметики. Школа — вообще место на самом деле полезное, просто в последние десятилетия происходящее там напоминает басню про лебедя, рака и щуку... На тему образвания советую читать ещё канал Светланы Моториной:
Широта взглядов, дел и просто грамотность автора (кстати, в прошлом моей коллеги — она работала в авиации) поражают.
А для чего третий провод — заземляющий — об этом во второй части статьи. По теме пожарной же безопасности напоследок замечу, что ещё одна частая причина пожаров — пыль. Многие фракции пыли (например, частички человеческой кожи) проводят ток, особенно когда наберут влаги, ещё больше фракций горят.
Пыль реально опасна, так что лучше следить за чистотой щитков и электроприборов. Защитные очки, резиновые перчатки, пластиковая или деревянная кисть без металлических деталей — и вперёд, это безопасно. То же касается и электроники, из-за перетоков по пыли случаются отказы компьютеров и другой техники.
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Человек то ли на 70, то ли на 80 процентов состоит из воды, и не просто воды, а водного раствора соли — 0,9 % хлорида натрия. Готовый электролит, то есть жидкий проводник по имени «физраствор». Это играло с человеком злую шутку ещё с тех пор, как он сделал первый каменный топор и стал человеком — молнии, хоть и редко, попадали в людей всегда.
И по сей день заметная доля последствий поражения током — электроожоги, результат простого прохождения тока и выделения тепла на сопротивлении тела, те самые P = I²R. Когда же человек сделал первый электрогенератор — электричество стало с ним шутить намного чаще. У генератора не всегда хватает мощи вскипятить физраствор в теле, но свести с ума работающие на электричестве нервные и мышечные #клетки — это запросто.
Считается, что сопротивление организма при сухой целой коже, неповреждённом мёртвом роговом слое — 2 килоома и более, внутренних живых тканей — 300 — 500 Ом. Таким образом, 220 вольт вызывают при сухой неповреждённой коже ток через организм 220 / 2000 = 110 мА. Вроде немного, но!
В статье «ТЭД-18» (нажмите на цветные буквы — откроется) я приводил общеизвестные цифры: 10 — 15 миллиампер (тысячных долей ампера) вызывают непреодолимое сокращение скелетных мышц, если ток чуть больше — откажут уже дыхательные мышцы, а 100 миллиампер остановят сердечную мышцу. То есть уже попадание под 220 вольт может быть фатально.
Как вообще работает сердце? Это многоступенчатый электрический автомат. Миокард (сердечная мышца) состоит не только из мышечных клеток (сократительных кардиомиоцитов), но и особых кардиомиоцитов, выполняющих функции нервных клеток. Из них образованы узлы и пучки проводящей системы сердца:
Особенность этих клеток — они способны к самовозбуждению, то есть если они не получают команду — через какое-то время выдают команду сами. Каждая клетка — эдакое грозовое облако, которое копит-копит заряд, а потом стреляет. Я весьма и весьма условно изобразил основные элементы проводящей системы как источники переменного тока.
Главкома зовут синоатриальный узел (СА-узел), он живёт в верхней части сердца и вырабатывает у здорового человека 60 — 80 импульсов в минуту (на электрическом языке — 1 ... 1,3 Гц), это первая ступень автоматизма. Импульсы СА-узла вызывают сокращение предсердий, а также поступают ниже — к АВ-узлу.
Полное его имя — атриовентрикулярный. Если он получает сигнал от СА-узла — то передаёт дальше, если не дожидается — то через 1 ... 1,5 с вырабатывает свой, то есть вырабатывает ток с частотой 0,67 ... 1 Гц, выдаёт 40 — 60 импульсов в минуту. Это произойдёт при отказе СА-узла или проводящих путей от него.
Без СА-узла не будут работать предсердия, а пульс будет редким — 40 — 60 ударов в минуту хватит разве что на лежание или сидение, но человек, скорее всего, будет в сознании. Поэтому СА-узел называется водителем ритма I порядка, АВ-узел — II порядка.
От АВ-узла по желудочкам сигнал разбегается по мощным трём ножкам пучка Гиса — правой, левой и задней. Клетки пучка Гиса тоже настроены на свою волну — имеют способность к автоматизму, но чтобы сердце работало правильно, частота их ещё ниже: 30 — 40 импульсов в минуту, автоматизм III порядка. При нормальной жизнедеятельности они никогда не «достаивают» до саморазрядки: команда от АВ-узла вынуждает их разрядиться раньше.
И конечный пункт маршрута импульса — волокна Пуркинье, которые уже раздают команды каждое по своей группе сократительных кардиомиоцитов. Это последняя инстанция автоматизма — водитель IV порядка, клетки Пуркинье способны «стрелять» 15 — 20 раз в минуту. Естественно, если откажут водители ритма I — III порядков, то человек будет без сознания: 15 — 20 ударов в минуту худо-бедно хватит лишь на то, чтобы жизнь только теплилась.
Теперь представьте, что тело взялось рукой за фазу, стоя на проводящем полу (который, как сказано в статье «ТЭД-18», в домовых сетях соединён с нулём). Из руки в ноги потечёт ток, он расползётся по организму широким потоком — и один из потоков обязательно заденет сердце. В результате клетки «выстрелят» (деполяризуются) раньше времени, причём настолько глубоко, что на какое-то время потеряют работоспособность вообще.
Если действие тока не прекратится, то миокард перестанет работать, прекратится кровообращение во всём организме, в том числе и в коронарной системе — то есть прекратится питание кардиомиоцитов кислородом и глюкозой. Клетки начнут задыхаться. В итоге даже после прекращения действия тока сердце может не восстановить ритм — у клеток не хватит сил на автоматизм. Наступит асистолия — отсутствие сокращений.
Либо ток зацепит только часть сердца, сбив с ритма только часть клеток, в этом случае миокард начнёт работать вразнобой — наступит фибрилляция. Подача крови в этом случае тоже прекращается — для неё нужно синхронное сокращение всей ткани желудочков. Обрыв ремня ГРМ, короче...
Есть разные методы выхода из фибрилляции, самый известный — дефибрилляция, удар постоянным током. Но — внимание!!! — именно постоянным. И определённой силы. И только при фибрилляции — при асистолии станет только хуже, поскольку клетки и так не могут набрать нужный заряд, а тут их ещё окончательно разряжают «на полпути». А фибрилляцию от асистолии без ЭКГ даже профессионалу отличить бывает невозможно.
Поэтому: если человека шарахнуло током, он без сознания и не дышит — его категорически нельзя бить током ещё раз «как в кино». Правильные действия по сердечно-лёгочной реанимации рассказываются на каждом углу: на водительских курсах, на плакатах и так далее.
- ВЫЗЫВАЕМ СКОРУЮ МЕДПОМОЩЬ! И никакой самодеятельности, кроме описанной в правилах.
У Дмитрия, автора канала «Фельдшер», описан случай «отъезда» клеток проводящей системы:
А у Михаила И. рассказано об ожоге и потере сознания, от которого бы спасло УЗО (канал закрыт, ссылка уже нерабочая) :
Если же напряжение сильно выше 220 В либо ток не зацепит сердце — тут возможны разные варианты. Некоторые уникумы лезут в электроприборы, не сняв с пальца кольцо — в итоге им и закорачивают токоведущие части. Перекрытие кольцом двух фаз (380 вольт) нередко приводит к его расплавлению, иногда — с отгоранием пальца. Поэтому металлические украшения на теле с работой с электричеством несовместимы.
380 — вообще напряжение весёлое. Кажется, что оно не сильно больше 220 — вместо двойки тройка, подумаешь... Однако оно больше в 1,73 раза (корень из трёх), пропорционально больше будет и ток — поэтому тепловыделение будет больше в 3 раза. Это в теории. На практике же щелчок или хлопок от короткого замыкания в цепи 220 В не сравнить с маленьким ядерным взрывом от перекрытия накоротко 380 вольт.
У меня прямо под руками такие ядерные взрывы были два раза. Первый — когда у меня под носом сработал «раздетый» (со снятым корпусом) автомат АП50, на котором висел 11-киловаттный двигатель. А у АП50 конструктивная особенность — дугогасительные камеры, равно как и перегородки между фазами, у него на съёмном корпусе.
В итоге вспыхнувшие при срабатывании автомата дуги не погасли в камерах, как положено, а слились в едином танце, ослепив меня вспышкой на полминуты. Заяц был знатный.
Ещё одну вспышку я поймал, когда замерял фазировку на разъёме питания аэродромного преобразователя. Многие замечали на аэродромах шестигранные колонки питания, к которым подключается техника. По стандарту на источнике питания должна быть розетка (гнёзда), на потребителе — вилка (штыри):
У нас же в нарушение стандарта на колонках стояли самолётные вилки ШРАП-400-3Ф (для унификации — на складах их было вдосталь). На одной из колонок была перепутана фазировка, мы с дедом из энергоцеха отключили на подстанции линию, скрестили фазы и решили проверить прибором. Проверили — в процессе у деда соскользнул щуп и получился бабах...
На подстанции вынесло 600-амперный автомат (мой личный рекорд), дед сделал кувырок назад, у меня сгорели на левой руке волосы до локтя, на правой осела вскипевшая бронза штырей вилки (та самая металлизация, что на первом фото в статье), а через «зайца» я почти ничего не видел минут пять. А в гнезде розетки бы щуп удержался, несмотря на дедов тремор. Вот подтверждается ещё одно написанное практикой правило:
- НА ИСТОЧНИКЕ — СТРОГО ГНЁЗДА
Теперь — о заземлении. В приборах, подключаемых к обычным однофазным розеткам, оба питающих провода изолированы от корпуса, потому что у наших вилок 81 и 82 нет верха и низа неизвестно, какой из проводов будет под фазой, а какой будет под почти безопасным заземлённым нулём. И если провод где-то «прощёлкнет» — корпус может попасть под 220. А с ним — и человек.
Поэтому металлические части бытовых приборов подключены к третьему контакту розетки, если он есть — заземляющему. В исправном приборе он не работает, а при пробое изоляции отведёт ток в землю и как минимум защитит человека, как максимум — вызовет срабатывание автомата из-за превышения тока. УЗО же, как объяснено в статье «ТЭД-18», увидит утечку и так, но с заземлением ещё безопаснее.
Так как в наших сетях нейтраль заземлена, более корректен термин «зануление», но в разговоре всё равно его зовут заземлением и вне строгой терминологии ошибкой это не является. Куда подключается заземление? В принципе — к любой вкопанной в землю металлоконструкции.
- Категорически нельзя заземляться на водопроводные, отопительные, канализационные и газовые трубы!
Всё просто — эти трубы могут в любом месте иметь нетокопроводящий участок (пластиковая труба, резиновая прокладка, раньше укладывались даже стеклянные газовые трубы), в итоге при уходе напряжения в «заземление» под 220 попадёт вся трубопроводная сеть. У вас и у соседа кран будет биться током. Даже если трубы пластиковые — какую-то проводимость даст вода. К чему это приведёт — сами понимаете...
И напоследок — что будет при попадании под напряжение значительно больше 220/380, например, под 6 кВ или даже 110? Да очень просто — I²R... Кожа мгновенно прогорит и через 300 — 500 ом организма от напряжения 110 кВ потечёт ток 220 А, на 500 омах это даст 24,2 мегаватта тепла... И будет как на картинке из статьи доктора Знаева — ветер гнал электрика вместе с семенами одуванчика...
Это уже не поражение нервных клеток током, а ожог.
Недаром на работу с 1000 В и выше требуется отдельная группа допуска, эти напряжения называются высокими, ниже 1000 В — низкими. Там уже действуют законы, простым людям не знакомые — например, ощущается электрическое поле. И то, что под линией 500 кВ относительно земли «всего» 289 кВ (делим линейное напряжение на тот самый корень из трёх — соотношение линейного и фазного) — дела особо не меняет, для таракана одинаково страшна что мухобойка, что танковый снаряд...
При проезде на велосипеде под ЛЭП 220 и выше киловольт металлические части бьют током — это как раз наведёнка от электрического поля, которое убывает от проводов к земле. И на любом предмете, что ближе к проводу, чем земля, наводится напряжение. Конечно, мегаватты так не получишь, но нужные 100 мА вполне могут потечь.
Особо опасно подниматься на железнодорожные мосты на линиях, электрифицированных переменным напряжением 25 кВ — провод очень близко, и в сырую погоду «ветер гонит» каждого третьего поднявшегося... Даже если с зонтом перейти пути — зонт начинает трещать.
На линиях постоянного напряжения 3 кВ это намного безопаснее — как показано на рисунке, напряжённость по мере удаления от провода убывает по экспоненте. Но всё равно не надо.
На этом, пожалуй, всё. Если хотите узнать что-то ещё — обсудим в комментариях!