Как это устроено?.. Предохранители

См. также № 1, 3, 5, 7, 9, 11/08

Как это устроено?..

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ. Необычная штепсельная розетка с кнопками «TEST» (ПРОВЕРКА) и «RESET» (ВОССТАНОВЛЕНИЕ) быстро завоёвывает популярность. Это часть электрического предохранителя, прерывающего ток в цепи, если произошло короткое замыкание на землю. В США сейчас такие «земляные» предохранители (ground fault circuits interruter – GFCI) обязательно устанавливаются в ванных комнатах, гаражах, на кухнях и в наружных розетках. Ведь обычные предохранители не могут обеспечить полную защиту человека от поражения электрическим током. Они разрывают цепь, если где-то произошло короткое замыкание или нагрузка превысила допустимую, в результате чего внутренняя проводка может перегреться и произойдёт возгорание. Обычные комнатные предохранители срабатывают при токах 15–20 А, а чтобы вызвать судороги сердечной мышцы, достаточно 0,1 А. В большинстве случаев основной причиной поражения током является нарушения заземления – в электроинструменте или розетке. Причиной могут быть неподключение к земле внутреннего земляного провода, его изношенность, заливание водой или просто высокая влажность – электрический ток тогда замыкается на землю через тело человека, особенно если он в мокрой одежде или стоит в воде или дотрагивается до металлических заземлённых объектов (раковины, ванны, трубы). Вот во всех этих случаях и срабатывает «земляной» предохранитель. При довольно невысокой стоимости (около 10 долл.) это устройство является прекрасным примером действия основных законов электричества. Оно быстро, за 1,5 с, срабатывает, если ток, возвращающийся в розетку от электроинструмента, окажется меньше тока, поступающего из розетки в этот инструмент, что указывает на наличие утечки на землю, – достаточно разницы токов 1 мА. Однако «земляной» предохранитель не спасёт, если «умелец» надумает чинить розетку, не отключив её от сети. Если вы возьмётесь за оба провода руками, стоя на изолирующем коврике, «входящий» в вас и «выходящий» из вас токи будут одинаковыми, а их сила при сетевом напряжении 120 В вполне достаточна для остановки сердца. Никакая физика не спасает от дурака.

• РОЗЕТКА. Ток входит в розетку по чёрному проводу (он, следовательно, находится под напряжением) и поступает на электроинструмент через узкую плунжерную шину, а возвращается в сеть через широкую шину. При нормальной работе оба тока одинаковы. Если имеется утечка на землю, т.е. часть тока стекает на землю через тело человека, то катушка-датчик обнаруживает, что возвращающийся ток меньше поступающего. Поступающий с неё сигнал запускает логическую схему, которая активирует соленоид: плунжер втягивается, пружина освобождается и размыкает цепь. При нажатой кнопке «TEST» ток проходит через резистор, в результате тоже возникает разбаланс токов, что вызывет срабатывание соленоида. При нажатии кнопки «RESET» пружина опять прижимается, цепь замыкается, и система возвращается в исходное состояние.

• ЧЁРНЫЙ И БЕЛЫЙ ПРОВОДА в розетке расположены параллельно. Проходящий в каждом из них ток создаёт магнитное поле, которое индуцирует ЭДС в катушке-датчике. Поскольку направления токов противоположны, поля почти равны и взаимно компенсируются, так что ЭДС практически равна нулю. Если обратный ток (идущий по белому проводу) уменьшается из-за утечки в землю, на катушке появляется напряжение, оно поступает на логическую схему, которая активирует соленоид.

• ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ вплоть до смертельного исхода может произойти, если взяться руками за оголённый электрический провод, находящийся под напряжением, или пользоваться электроприборами или электроинстументами, заземление которых не обеспечено должным образом.

Знаете ли вы, что?..

• Электрический ток силой 10 мА вызывает непроизвольное сокращение мышц, которое уже не может прекратиться, если не прервать ток. Например, такое может случиться, если ножом залезть в электротостер и попасть на катушку трансформатора. Если вы стали свидетелем такого случая, в первую очередь надо обесточить электрическую цепь с помощью выключателя. Если это сделать невозможно, попытайтесь палкой или доской отодвинуть пострадавшего от электроприбора. Только ни в коем случае не пытайтесь оттащить его руками – вы и сами попадёте под напряжение!

• В 1997 г. в США было зарегистрировано около 200 бытовых случаев смертельного поражения электрическим током, что на 40% меньше, чем в предыдущие 10 лет. Количество получивших электротравму исчисляется десятками тысяч. Основные причины: плохая электропроводка и некачественные бытовые электроприборы. Часты также травмы, связанные с тем, что при работе садовая газонокосилка перерезает собственный кабель питания, домохозяйки роняют в воду электробигуди и электроприбор для завивки, а домашние мастера сверлят стены и попадают в скрытую проводку.

Scientific American, 2001, November, p. 86–87.

Сокр. пер. с англ. Н.Д.КОЗЛОВОЙ

Продолжение см. в № 15/08