Техника по безопасност и основни технически грешки (разшире

Здравейте, много отдавна бях пуснал такава тема, но я бях написал прекалено подробно и тя съвсем се оплете. На първо място, там където живее всеки един гражданин, жилищната сграда е обзаведена по най-опасният стар стандарт-двупроводната инсталация с общо зануление и заземление. Но в природата нулев потенциал не съществува, така че всяко зануление на инсталацията трябва да го разбираме като защитно офазяване, но за удобство ще си служим с нормативният термин зануляване. Защото нулата според закона на Кирхов представлява сбор от няколко тоководещи проводника (фази) в обща точка, което в никакъв случай не ги прави нули. В градската и промишлена инсталация, това е събирателната точка на трите фази. И тъй като зануляването в домовете ни представлява опасно напрежение, което не може просто да се угаси в земната повърхност, както повечето хора се заблуждават, то този опасен потенциал плава по панелите на цялата жилищна сграда и в периметъра около нея - в почвата. Така човек стъпвайки пред прага на домът си, той е в контакт с нулевият проводник и при евентуален допир до ел. уред на който е нарушено зануляването, тялото му мигновено попада под опасно напрежение, тъй като заземителят също е занулен, така фазата се затваря през тялото към Земя. Много инциденти са ставали от токово поражение в банята и самият аз съм съм страдал от токов удар от една иначе изправна, но не занулена печка, къпейки се под душа, което в нормални условия не би представлявало опасност и би се усетило като леко боцкане по ръцете, така както и при всички незанулени уреди. Грешка е също да се прави резервно зануляване от водопровода, тъй като при високите етажи, металният тръбопровод има по-малко съпротивление от кабела на инсталацията и между тях се установява голям потенциал, който може да бъде опасен, предимно за електро уредите.
Затова зануляването може да създаде допълнителна опасност от поражение и в някои случаи е желателно то да се премахне. Най-често в домашната черна техника, като телевизори, компютри и др. За целта занулението на кабелната мрежа се изолира от устройства посредством галваничен изолатор. Много от съвременните устройства имат възможност за безжична връзка с интернет, аудио техниката посредством блутууд и оптичен кабел, което е голямо предимстмво и е добре да използваме именно тази безжична свързаност вместо кабели. Много производители на разни конвертори допускат грешката като само заради удобство и спестяване на външни адаптори, захранват устройствата си директно от собственото захранване на уреда, като това моментално нарушава галваничната връзка между устройствата. Освен това използвайки собственото захранване от телевизора, компютъра, лаптопа и др. при нестандартни конектори има голяма опасност да повредим тези устройства, тъй като корпусът им е замасен, заедно с USB кабела от който взимаме захранване. И когато изходната му букса не е стандартна, а е нагодена от такава за обикновен адаптор, то достатъчно е оголеният й връх да се добре до металните части на уреда и да изгори USB портът му. Не зареждайте също така телефоните си от компютъра, тъй като на някои модели пиновете на буксите им също са открити и те лесно мога да се допрат до корпуса. За тях използвайте само оригиналните им адаптори.
Друга голяма грешка която правят много техници е при подмяната на електролитни кондензатори, обикновено в компютърните захранвани, дънните платки и др. Те смятат че надулите се кондензатори са в резултат от увеличеното вътрешно съпротивление породено от изсъхването на електролита, което е една огромна грешка. Вътрешното съпротивление е една константа, определяща главно загубите и КПД в ел. елементи. Но кондензаторите не се надуват от прекалено ниско КПД и прекалено големи загуби, това е смешно дори и да го помислим. Как така ще имаме много големи загуби, много голямо съпротивление и в същото време ще получим голяма взривна мощ? Звучи противоречиво нали. Взривът при бойлерите, аналогично на кондензаторите се дължи да прекалено високо налягане и как така като му източим половината вода, вътре налягането ще се увеличи? Истината е че кондензаторите се надуват не поради загуби и влошено КПД, а поради намаленият си капацитет. В зависимост от големината на товара се определя и нужният капацитет на кондензатора който да го захрани и когато капацитетът не е достатъчен, кондензатора ще работи непрекъснато в заряден режим, поради което накрая той ще експлоадира. Същото ще се случи и с чисто нов и високочествен кондензатор, когато капацитетът му е по-малък от нужният. Включим неправилно подбран кондензатор в захранващия блок, то за броени минути или секунди, той ще експлоадира. Водейки се по грешни обяснения, техникът може да подмени такъв изсъхнал кондензатор, преди това грешно подбран от друг техник и той да се чуди защо и новият се поврежда, после да купи по-скъпи и те след малко повече време също да се надуят. И така се завърта в един омагьосан кръг.
Втората грешка която техниците правят е че бъркат честотата на мрежовото напрежение и тази след мостовият токоизправител, заблуждавайки се че тя излиза удвоена и в интернет ще намерите такъв удвоител на честота, което ще ви заблуди още повече. Истината е че при прав ток за разлика от променливият измерваме съвсем различни величини. А честотата и в двата случай е една и съща, т.е. честота пулсациите 100Hz преди и след изправителят. Единствено периодите са 50 броя за 1 сек. С честота на кадрите 50Hz работеха всички стари кинескопни телевизори, които имаха този най-голям недостатък че картината им мигаше и изморяваше очите. По-късно излезнаха 100Hz телевизорите.
Трета грешка която се допуска е за изгорелите жилищни инсталации. Масово се смята че те се запалват от претоварване, което също влияе, но причината е от повишено контактно съпротивление, поради разлахлабването на връзките. Това е по-опасно дори и от късото съединение, при което първо ще изгори предпазителя, а кабела ще се скъса мигновено в точката където е най-тънък. Докато лошите връзки нагряването може да тлее незабележимо с дни и месеци и да предизвика пожар в най-неочакваният момент, без да настъпи срив в електроподаването.
Има още много грешки които се допускат, но тези са най-честите.
Защо да не вярваме на измервателни уреди, конкретно имам предвид аналоговите? Причината за това е че всяко механично устройство има загуби от триене и инертност на неговият механизъм. Стрелковите волтметри може така асоциативно да се каже че се числят към групата на топлинните консуматори, въпреки че са електромагнитни, защото и те се съпротивляват, но с механично триене. Всички аналогови уреди като волтметри, амперметри и др. измерват полезното топлинно действие на тока и така са проектирани чрез сравнение на топлинното действие на постоянният ток. Ако тези уреди отчитаха вярно, то стрелката им щеше да трепти в такт със синусоидалният ток.
Ето защо променливият ток е по-опасен, защото сетивата на човешкото тяло представляват идеалният измерителен уред и при синусоидален ток, моментните стойности удрят най-чувствителните органи, като сърцето. И пораженията и последствията за здравето от променливия ток са 1,41 пъти по-големи от същото напрежение при постоянният ток, при еднакво ниво на изгаряне.
Други такива консуматори възпроизвеждащи грешно подадената им честота, поради собственото си съпротивление от триене са асинхронните двигатели, високоговорителите в аудио техниката и др. Конкретно средночестотните, високочестотни и широколентови висоговорители съвсем не възпроизвеждат вярно подадената им ниска честота, поради триенето което масата на трептящата им система оказва върху подаденото им напрежение, което на всеки говорител се обозначава като резонансна честота. Това че ние чуваме от дадена тонколона звук с честота например 120Hz, съвсем не означава че подаденият към него звуков сигнал е с такава честота, защото поради триенето си говорителя вдига тази честота до собствената му резонансна такава и реално подадената му честота е примерно 60Hz, а ние чуваме 120Hz. И обратно - нискочестотните високоговорители при които разтрептяването на мембраната е максимално, те ще възпроизведат най-точно звуците с ниски честоти. С това може и да си отговорите и на точка 2 от темата, дали двуполупериодният токоизправител наистина удвоява честотата? Водейки се по показанията на осцилоскопа това също може да ви подведе, защото той ще покаже честотата на синусоидалното напрежение в периоди, а както казах по-горе тази честота и честотата на пулсациите (полупериодите) са съвсем различни величини и не бива да се смесват.
Правилният отговор, зависи от субективната гледна точка на експериментатора. Така както изглежда че широколентовият високоговорители удвоява ниската честота от 60 на 120Hz, така може да се разгледа и действието на двуполупериодният токоизправител. Затова измерването трябва да се прави изцяло с активен консуматор, какъвто е крушката например, при достатъчно ниска честота. Но светлинната честота, за разлика от звуковата се измерва не като синусоидална, а като трептене. Така видимото за човешкото зрение трептение е тази честота под 50Hz, но изразена в синусоидална, тя отговаря на 25Hz, наречена още полукадрова честота при мониторите и телевизорите.
И така, на първа точка: двупроводната инсталация можем да я направим трипроводна посредством разделителен трансформатор. А ето и как да свържем трансформатора. Виждаме че дори и при утечка в отоплителният уред към корпус, токът веднага се отвежда в Земята, който в случая ще е незначителен, капацитивен ток между намотките на трансформатора. Дори при пробив към корпуса, заземителя фактически се занулява, т.е. не става късо съединение, а веригата се шунтира и инсталацията става отново 2-проводна, независимо кой проводник е окъсил, тъй като на изхода на трансформатора имаме 2 фази. Недостатък на тази схема е че дори и повреден уредът ще продължава да работи, без да разберем че изобщо има утечка в него. Затова преди уреда трябва да се свърже дефектнотокова защита, която също може да не се задейства, тъй като както споменах утечният ток е нищожен, а за да сработи защитата трябват 30mA. Затова трябва да се търси по-чувствителна защита. Трансформатора е за предпочитане пред галваничните изолатори в които се натрупа висок заряд, който също може да бъде опасен при неблагоприятни условия.
Забележка: Разделителният трансформатор не бива да се свърза към бойлери и уреди за баня, тъй като във влажна среда, при влошено заземление, дори и капацитивният ток може да бъде опасен. Не се допуска да се свързват и незанулени стенни конвектори в банята, въпреки че някои производители като Tesy премахват зануляването в конвектора, а нагревателя го изолират от корпуса с пластмасови държачи. Това от една страна е безопасно от токово поражение между друг повреден уред и допир до корпуса на конвектора, но от друга страна при стареене пластмасовите държачи могат да се счупят и нагревателя да се допре до корпуса. Може също и от парата изолаторите да се намокрят и да даде утечка към корпус.
За домашната чувствителна електроника не трябва трансформаторът да е ферорезонасен тип (с преграда между намотките в макарата или с две отделни макари при П-образните магнитопроводи) поради причината че при включване на голям реактивен консуматор (капацитивен или индуктивен), като мотори с пусков кондензатор, бормашини и др. съдържащи кондензатор, поради причината че вторичната намотка изпада в резонанс с честотата на кондензатора и напрежението се вдига с 20-30V, а при самото включване и изключване на консуматора, напрежението може да скочи до 1000V и да пробие изолацията на намотката и да се повредят ел. уредите. Затова трансформаторът трябва да е обикновен, с една макара.

Понеже повечето телевизори и съвременни аудио системи работят с широк диапазон на мрежовото напрежение от 100-240V, при тази чувствителна електроника с цел защита от гръмотевици и скок в напрежението трансформатора е добре да бъде понижаващ, например 110-160V. Има такива трансформатори с мощност до 3KW, на много добра цена, но са автотрансформатори и най-вероятно намотките им са от алуминиева жица и имат по-лош фактор на мощността защото и магнитопровода ще е нестандартен, с по-голям прозорец нужен за по-голямото сечение на намотката.

Понижаващият трансформатор също така ще намали и консумираната от електроуреда енергия, тъй като регулаторът, какъвто представлява импулсното захранване при по-високото захранващо напрежение 220V, разликата се гаси в излишна топлина в захранващият блок. Тази прахосана мощност съкращава живота на захранващия блок, той става податлив на пренапрежения и не на последно място консумира излишна енергия.Това е нежелано за сървъри и др. уреди работещи непрекъснато. Обикновено в компютърните захранвания стандартите за мрежово напрежение се превключват ръчно чрез превключвател така че при тях загубата на мощност е по-малка от комбинираните захранвания в телевизорите например. Така за минимална загуба на мощност трябва да се определи най-ниската стойност на захранващо напрежение при което захранването сработва, разбира се с 5-10% резерв при евентуално падане на напрежението.


Ферорезонасен трансформатор

Друга опасна грешка която правят техниците е при свързването на външното табло за бойлера. При нашата 2-проводна инсталация ако нямаме възможност да подменим кабела до бойлера 3-жилен, тъй като нулевият проводник никога не трябва да се прекъсва, то ключа за бойлера трябва да се свърже само на фазовият проводник, а двата края на нулевият ги свържем в обща точка. И за да свети глим лампата на ключа трябва да съединим нулевите проводници в едната входна или изходна клема на ключа, безз начение, както практически е по-удобно. Случвало ми се е при пробил фазов контакт на ключа, при изключено положение бойлерът автоматично се офазява, но благодарение на старата желязна водопроводна инсталация и на 1-вия етаж, по-голямата част от тока се е заземил. Въпреки това при допир до водопровода гражданката усетила бокцане и вибриране, без да предполага че това е опасно напрежение.