Можно предположить, что в стране, где людей миллионами расстреливали или отправляли в лагеря, было бы странно вот так вдруг проявлять заботу о здоровье и жизни человека, но вероятнее всего причина тут другая: жилище советских людей было крайне бедно на электрооборудование, чуть ли не все электроприборы кроме лампочек считались предметами роскоши, холодильники, телевизоры и даже электрические утюги появились в квартирах советских граждан относительно недавно, а стиральная машина-автомат, посудомоечная машина или кондиционер, кухонный комбайн, персональный компьютер, без которых трудно представить современную квартиру, еще буквально 15-20 лет назад можно было встретить только в фантастических романах.
Поэтому в советские времена большой проблемы с заземлением не было, почти все электрические штепсельные вилки имели два штыря, а розетки - два отверстия для штырей, заземление или защитное зануление делалось только в высотных домах и в некоторых типовых панельных домах брежневского периода, оборудованных электроплитами и только для электроплит, остальная разводка выполнялась двумя проводами, а чтобы полностью закрыть вопрос, устанавливать какие-либо электроприборы (кроме ламп освещения) или розетки для электроприборов в ванных и совмещенных санузлах было запрещено. Но сейчас времена изменились, люди вопреки планам партии - планам народа хотят пользоваться стиральными машинами, фенами, плойками, электробритвами и всякими другими электроприборами в ванной или совмещенном санузле, да и в других помещениях использовать некоторые электроприборы без заземления или других форм защиты не рекомендуется. Поэтому проблему с заземлением нужно как-то решать.
Сразу скажу, идеального средства защиты от поражения электрическим током не существует. Даже если Вы вообще никогда не пользуетесь электроприборами, то Ваша жена в синтетической каракулевой шубе может задолбать Вас в прямом смысле этого слова, каждые несколько минут пропуская через Вас заряды статического электричества, собирающиеся на шубе. Ну а от молний люди гибли задолго до того, как начали активно использовать в быту электричество и синтетику. Поэтому, если Вы хотите снизить риск поражения электрическим током, то не надейтесь только на заземление или УЗО, но и соблюдайте правила электробезопасности. Ну а теперь давайте разбираться, что же такое заземление и зачем оно нужно.
Когда мне лет в 10 купили фару с генератором для велосипеда, я очень обрадовался. Вот только когда подключал генератор к фаре, чуть не впал в ступор: у генератора был только один провод, тем не менее когда я подключил этот провод и начал крутить педали - фара заработала! Несколько позже я узнал, что никакого чуда здесь нет, просто для подключения фары в велосипеде вместо второго провода используется металлическая рама велосипеда. Таким образом рама выполняет роль нулевого провода или "земли". Но как же?! возмутился я, ведь если я возьмусь руками не за резиновые ручки, а за металл руля, то ток может пойти через меня! Но меня успокоили, во-первых электрическое сопротивление человека намного больше электрического сопротивления металла, поэтому сила тока, проходящего через тело человека, будет намного меньше, а во-вторых, как педали ни крути, напряжения больше 6-8 Вольт не получишь, так что даже до предела безопасности в 12 В далеко. Я успокоился и еще лет 10 о заземлении даже не вспоминал, оно само вспомнило обо мне, дело было так:
1987 год. Военный корабль ЧФ готовится к походу к вражеским берегам, нести боевое дежурство по защите интересов Советского Союза, предстоит проход проливов Босфор, Дарданеллы, Мессины и др., а это значит, что будет боевая тревога и несколько часов все моряки срочной службы должны сидеть по боевым постам и не высовывать носа не верхнюю палубу, где для пресечения подобных попыток будут дежурить офицеры с оружием. Тогда пелось необычайно много песен о безграничной любви советского человека к своей родине и рассказывалось множество историй о язвах капитализма, вот только даже смотреть на эти язвы своими глазами строго воспрещалось - только через призму официальной цензуры. Чтобы морякам во время прохождения проливов не было скучно, и не возникало желания дезертировать, замполит решил выступить в роли гида и рассказать о красотах Босфора и Дарданелл, а заодно обрисовать тяжелое положение турецкого пролетариата. А чтобы не отвлекаться на это во время прохождения проливов, замполит решил записать свою речь заранее. Так уж получилось, что на том корабле я был радистом, а на небольших кораблях радисты в те времена отвечали не только за внешнюю, но и за внутреннюю радиосвязь, должны были принимать газеты, находить в океане вражеских голосов скудные ручейки радиопрограмм на русском языке, а еще каждый день в 6 часов утра включать гимн Советского Союза. Поэтому когда за день до выхода в море в радиорубку пришел замполит, я не очень удивился и требование замполита озвучить методичку из штаба выслушал с пониманием. "Только у нас магнитофон на запись не работает" - сказал я. "Эх вы, радисты... расстрелять всех вас надо!" - посетовал замполит и послал меня в РТС за рабочим магнитофоном. В РТС дежурный офицер выдал мне тяжеленный железный гроб весом около 30 кг, но предупредил, что магнитофон старый и конденсаторы пробивают на корпус, поэтому корпус надо бы заземлить. Сначала я не обратил на это предупреждение внимания, но когда началась запись гидовской речи и пришлось нажать на железную клавишу включения записи, я понял, что дежурный офицер имел в виду. Проклятый магнитофон бился током каждый раз, когда я касался железной клавиши. Дело в том, что корабль - это большая железная коробка и когда я, стоя на железной палубе с облезшей краской в "тропичках" на тонкой подошве, нажимал на железные клавиши магнитофона, то электрический ток воспринимал меня, как проводник, и тек через меня. Мне это не понравилось, заземление корпуса я делать не стал, во-первых, по молодости не знал как это правильно сделать, а во-вторых, для решения столь сложных боевых задач есть командир боевой части. Я позвал командира БЧ, пухленького лейтенанта, только закончившего учебку, и поручил запись гидовской речи ему. Лейтенант ничего выдумывать не стал, а по приказу замполита героически набросился на клавиши магнитофона. До сих пор помню, как забавно подпрыгивал, корчил гримасы и подвывал лейтенант после каждого нажатия на клавишу, а останавливать и включать запись приходилось часто - у замполита возникли проблемы при чтении замусоленной методички, да и скачущий лейтенант тоже немного сбивал с толку замполита.
Ну а теперь попробуем вникнуть в суть проблемы, для начала совсем немного теории. Все мы со школьной скамьи знаем, что для того чтобы по цепи пошел ток, цепь нужно замкнуть, а чтобы провода не погорели, к ним желательно подключить нагрузку. Когда мы подключаем любой электроприбор, например, электрическую лампочку к проводам, идущим от электросчетчика: фазному проводу и нулю, мы тем самым замыкаем электрическую цепь, лампочка горит, электросчетчик крутится, все довольны. А чтобы каждый раз не подсоединять лампу, точнее патрон к проводам, когда нам нужен свет, во внутриквартирной проводке ставится выключатель:
Рисунок 1.
Когда мы вставляем вилку стиральной машинки в розетку, мы тоже замыкаем электрическую цепь:
Если по неосторожности, из-за невнимательности или просто из-за отсутствия в голове нужных извилин мы возьмем в руки оголенный фазный провод, или дотронемся до металлического корпуса электроприбора, у которого повредилась изоляция фазного провода и оголенный фазный провод касается корпуса, то мы тоже можем стать участком электрической цепи и через нас пойдет электрический ток, даже если мы совершенно не будем касаться нулевого провода, но, например, будем касаться ногой мокрого железобетонного пола, просто стоять на земле или другой рукой дотронемся до металлической батареи и в некоторых других случаях:
Почему это происходит при разомкнутой цепи, точно сказать никто не может, а уж я, так тем более. Одни считают, что земля в данном случае выступает как одна из обкладок огромного конденсатора, поэтому электрический заряд может "стекать в землю" даже если электрическая цепь не замкнута; другие утверждают, что через землю замыкается цепь, так как объединенная нейтраль и корпуса понижающих трансформаторов обязательно заземляются. Но как бы то ни было, стальные трубы водопровода или отопления, чугунные трубы канализации и даже металлическая арматура конструкций здания в этом случае выступают в роли проводника между фазным проводом и землей и вмешиваться в этот процесс, т.е. самому становиться участком электрической цепи, крайне не желательно. Попробую объяснить это явление при помощи следующей аналогии:
Вернемся на несколько минут к велосипедному генератору тока. Генератор нужен для преобразования механической энергии в электрическую. Когда мы вращаем педали, колесо вращает ротор, по замкнутой электрической цепи течет электрический ток, фара горит, а это значит, что часть электрической энергии преобразуется в тепловую, а часть тепловой энергии преобразуется в световое излучение. При этом электрический ток течет только в одном направлении, в зависимости от направления вращения ротора. Почему это происходит, мы сейчас выяснять не будем, но чтобы этот процесс был более понятным, сравним электрический ток с некоей жидкостью, тем более, что понятия: "ток", "поток", "утечка" и некоторые другие остались в теории электричества с тех времен, когда электрический ток действительно считался жидкостью. Разницу потенциалов (напряжение) электрического тока можно сравнить с напором воды, соответственно, чем выше давление в водопроводной сети, тем сильнее напор и тем выше будет бить струя воды, если открыть кран и направить струю вертикально вверх. Сопротивление проводника или потребителя электроэнергии можно сравнить с диаметром водопровода, соответственно, чем меньше диаметр, тем меньше воды может пройти через такую трубу при постоянном давлении или, чем больше электрическое сопротивление, тем меньше диаметр водопровода. Силу тока можно сравнить с объемом воды, протекающим по трубе за некоторое время и даже формулы силы тока подтверждают наше допущение. Например, сила тока равна количеству электрического заряда, прошедшему через проводник за некоторый промежуток времени I=Q/t и даже формула силы тока для участка цепи: I=U/R (сила тока, равна напряжению, деленному на сопротивление) выглядит не такой уж страшной и непонятной, логично, что чем больше напор, тем большее количество воды может пройти по трубе некоторого сечения. Если воспользоваться этими аналогиями, то чем сильнее мы будем вращать педали, тем больше будет скорость велосипеда, скорость вращения ротора, больше разница потенциалов - напор в токопроводе и тем ярче будет гореть фара, т.е. тем большее количество электрического заряда пройдет через спираль лампы с сопротивлением, например, 100 Ом. Если вместо лампы с сопротивлением 100 Ом мы поставим лампу с сопротивлением 200 Ом, то мы как бы в 2 раза уменьшаем диаметр условного токопровода и чтобы фара светила также ярко, нужно крутить педали в два раза быстрее.
А теперь предположим, что провод у нас оборвался или лампа перегорела. Это можно сравнить с засорением водопровода или перекрыванием вентиля на водопроводной трубе. Получается, что педали мы крутим, Электродвижущая сила (ЭДС) есть и соответственно напор в системе есть, вот только течь току некуда - провод оборвался и вокруг обрыва только воздух. Удельное электрическое сопротивление у воздуха немалое - около 1018 Ом·см при нормальной влажности и температуре. По такому тончайшему капилляру ток просто так течь не может и, наверное поэтому электрический ток становится злым и раздраженным и если сильно на него давить, т.е. увеличивать разницу потенциалов, то он может пройти и через воздух, даже если длина капилляра (толщина воздушной изоляции) измеряется сотнями и даже тысячами метров, что мы и наблюдаем при грозовых разрядах. Но для того, чтобы заставить течь ток через воздух, не обязательно иметь большую разницу потенциалов, при небольших расстояниях между обкладками воздушного конденсатора на одной из обкладок может накопиться достаточный электрический заряд для пробоя изоляции, продолжая аналогию: если в большую емкость из тонкого полиэтилена наливать воду, то емкость лопнет при большом объеме налитой воды. Этот эффект нам демонстрировали в школе на уроках физики, вращая динамо-машину, и мы с восторгом смотрели, как между двумя стальными шариками каждые несколько секунд проскакивает миниатюрная молния. А если учесть, что некоторые электроприборы по технологическим или любым другим причинам имеют металлический корпус и чем больше площадь корпуса, тем больший электрический заряд может накапливаться на корпусе, то это означает, что Вас может долбануть током, даже если электроприбор с поврежденной изоляцией фазного провода уже отключен от электросети.
Теперь несложно представить с какой радостью электрический ток потечет по человеку, если человек, стоя на основании с низким сопротивлением, коснется металлического корпуса, т.е. станет участком электрической цепи. Электрическое сопротивление человека составляет 1-15 КОм в зависимости от самых различных факторов: если человек сухой, то удельное сопротивление его максимально и у некоторых экземпляров может достигать 40 КОм, так же сопротивление зависит от того, как человека подключить: только за руки, за руку и за ногу или еще как. Это означает, что если абсолютно сухой и не потеющий от страха человек возьмет в одну руку оголенный фазный провод, а во вторую руку оголенный ноль, то цепь замкнется и через человека пойдет ток силой около 15-20 мА, так как для участка цепи сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление (220/15000=0.015). Ток такой силы при непродолжительном воздействии (0.2-2 секунды) для человека не опасен, но неприятные болевые ощущения запомнятся на всю жизнь. Опасным для здоровья человека считается ток силой 50 мА, а ток силой 100 мА и больше может стать смертельным. А для того, чтобы понизить сопротивление человека до критического предела всего-то и нужно - намочить контакты, т.е. руки и ноги. Конечно, при стекании заряда в землю (или замыкании цепи через землю) сила тока, проходящего через человека, может быть меньше, но все равно экспериментировать не стоит.
Чтобы максимально снизить силу тока, проходящего через человека, в аварийных ситуациях, т.е. при замыкании фазного провода на корпус, для электроприборов делается искусственное заземление. Расчет тут простой: если соединить корпус электроприбора с землей специальным проводником с сопротивлением 4-8 Ом, то при повреждении изоляции фазного провода и касании этого самого фазного провода к металлическому корпусу электроприбора электрический заряд будет стекать в землю по заземляющему проводнику, а если до корпуса дотронется человек, то через него потечет ток силой в 100-1000 раз меньше, чем по заземляющему проводнику. Таким образом человек будет подключен к электрической цепи не последовательно, а параллельно. Продолжая аналогию: заземляющий проводник - это аварийный водоотвод достаточно большого диаметра.
Сейчас даже защитное заземление не считается достаточной мерой для обеспечения безопасности человека. Например, если по заземляющему проводнику будет течь ток силой 2 А, а по человеку - 20 мА, то все равно приятного в этом мало. Поэтому в последнее время все чаще в квартирах используются Устройства Защитного Отключения (УЗО). Устройства защитного отключения бывают разные и могут срабатывать при силе тока утечки от 5 до 500 мА. УЗО отключает в доли секунды электрический прибор (или всю квартиру) если ток утечки, вне зависимости, где он течет, по защитному заземлению или через тело человека, превышает номинальное значение. Прелесть УЗО еще и в том, что их можно использовать, даже если в квартире нет никакого заземления. В этом случае Вас конечно может трухануть, но УЗО сделает свое дело. Если электропроводка старая, то более рационально использовать УЗО для каждого потенциально-опасного электроприбора или хотя бы для каждого помещения, тогда проще будет искать возможный источник утечки.
И тут бы самое время рассказать о том, как сделать правильно сделать заземление или подключиться к существующему заземлению, но тема эта настолько большая и сложная, что придется выкладывать эту информацию отдельно (но все равно мне не избежать блуждающих электриков и их грозных комментариев). Ну а пока ограничусь тем, что приведу
Приблизительный перечень электроприборов (и не только) для которых заземление обязательно:
1. Железные и чугунные ванны. Хотя ванны не являются электроприборами и корпуса ванн покрыты слоем эмали, имеющей электроизоляционные свойства, но ванны имеют большую площадь, да и слой эмали со временем может повредиться, поэтому заземление железных и чугунных ванн - вещь обязательная. Для этого на корпусе ванны есть специальный контакт для крепления заземляющего провода. По сути ванны - это как маленькие корабли со всеми вытекающими последствиями. Раньше, когда канализационные и водопроводные стояки были металлическими, заземляющий провод крепили к одному из стояков. И хотя сопротивление таких заземляющих контуров могло быть больше 8 Ом (8 Ом - максимальное значение сопротивления заземляющего контура для электроустановок, работающих от тока напряжением 220 В), особенно в случае с канализацией, тем не менее при практически полном отсутствии электроприборов в ванной комнате проблема заземления таким способом решалась. Сейчас использовать водопроводный, канализационный и даже отопительный стояки в качестве заземляющего контура можно только в том случае, если соседи снизу не меняли и не собираются менять металлические участки стояков на пластиковые. Но все равно делать это не желательно, так как железные трубы при этом сильно корродируют, что ускоряет износ труб.
2. Электроприборы с электродвигателем и металлическим корпусом. К таковым относятся большинство старых и современных стиральных машин, посудомоечные машины, старые пылесосы, сюда же можно отнести старые советские электроинструменты. И хотя в старых пылесосах и стиральных машинах мы имеем провод, заканчивающийся обычной двухконтактной вилкой, и, казалось бы, заземление прилепить не куда, но это вовсе не означает, что нельзя заменить электрический кабель с двухпроводного на трехпроводный, только нужно не забыть закрепить третий провод (землю) к корпусу электроприбора, а вот как прикрепить провод к металлическому корпусу - это отдельная история.
3. Электроприборы с ТЭНами и металлическим корпусом. Электрические печки, газовые печки с электроподжигом или с электродуховкой, водонагреватели, бойлеры, металлические электрочайники, электроутюги, микроволновые печи. Заземление этих электроприборов не только увеличивает безопасность человека, но и продляет срок службы, отводя вихревые, статические и прочие токи. Так, например, тонкий бак водонагревателя (имеются в виду красивые белые водонагреватели, которые можно сейчас купить практически в любом магазине сантехники) придет в негодность и начнет протекать через 0.5-2 года, если бак не заземлить. Впрочем на эту особенность можно и не обращать внимания, один мой знакомый менял эти баки каждые полгода, как сменные фильтры.
4. Электроприборы, использующиеся в помещениях с высокой влажностью или на открытом воздухе, аквариумное электрооборудование. Например, если Вы собираетесь пользоваться в ванной комнате феном, плойкой или любым другим современным электроприбором, имеющим вилку с контактом для заземления, то и разводку проводов под розетку для такого электроприбора нужно делать соответствующую, а если возможности сделать нормальное заземление нет, то установка УЗО для таких электроприборов обязательна.
5. Любые электроприборы мощностью более 1.3 кВт. Вообще-то абсолютное большинство таких электроприборов перечислено в предыдущих пунктах, но случаи бывают всякие.
6. Радиоэлектронные приборы с металлическим корпусом. Старые магнитофоны, проигрыватели, усилители, башни компьютеров. Вообще-то я (и не только я) много лет пользуюсь компьютером без какого-либо заземления, но это не означает, что заземление для компьютера не нужно, а о том что бывает, когда фазный провод или конденсаторы пробивают на корпус, я уже рассказывал.
Приблизительный перечень электроприборов (и не только) для которых заземление желательно:
1. Электроприборы с электродвигателем или ТЭНом с пластмассовым корпусом. Сюда можно отнести все современное кухонное оборудование: кухонные комбайны, миксеры, соковыжималки, блендеры, электромясорубки, хлебопечки и др.
2. Стационарные осветительные приборы с металлическим корпусом. В люстрах и настенных бра с латунным, бронзовым или любым другим корпусом от европейского производителя всегда есть третий желто-зеленый провод для подключения заземления, и даже в дешевых китайских светильниках такой провод встречается. Вообще-то трудно представить себе ситуацию, когда на десятки лет неподвижно висящей люстре может произойти пробой изоляции фазного провода, но если разводка в квартире выполнена тремя проводами, то после подключения корпуса светильника к заземляющему проводу всем будет спокойнее.
3. Холодильники, кондиционеры.
Если в вашей квартире заземления нет, то не делайте его самостоятельно, лучше обратитесь к специалисту, самолечение в таких случаях ни к чему хорошему не приведет. Если нет возможности сделать правильно заземление, то обязательно установите устройства защитного отключения - УЗО. |
