تماس مستقیم و غیر مستقیم

حفاظت در برابر تماس مستقیم و غیر مستقیم

در تاسیسات الکتریکی تماس با قسمت‌های برق‌دار می‌تواند باعث شوک، سوختگی و حتی مرگ شود؛ بنابراین قسمت‌های برق‌ دار تجهیزات، باید با روش‌هایی در برابر تماس مستقیم و غیر مستقیم کاربران محافظت شوند. این روش‌ها باید بتواند افراد را در برابر شوک‌های الکتریکی ناشی از تماس با تجهیزات در شرایط کار نرمال و هنگام بروز خطا حفاظت کنند.

در استانداردها، تجهیزات با توجه به روش حفاظتشان در برابر تماس با قسمت‌های برق‌دار و ایجاد شوک الکتریکی دسته‌بندی می‌شوند.

معمولا برای تجهیزات الکتریکی دو سطح حفاظت، به نام‌های حفاظت عمومی و حفاظت تکمیلی در نظر گرفته می‌شود. وجود حفاظت تکمیلی به این علت است که اگر حفاظت عمومی آسیب دید، از برخورد و ایجاد حادثه جلوگیری شود. حفاظت عمومی و تکمیلی را می‌توان با استفاده از انواع عایق و اتصال زمین تامین کرد.

انواع عایق‌های الکتریکی عبارت‌اند از:

• عایق اولیه: عایق پلاستیکی که برای حفاظت اولیه در برابر شوک الکتریکی، روی قسمت‌های برق‌ دار تجهیزات کشیده می‌شود. به‌عنوان‌مثال روکش سیم‌ها
• عایق تکمیلی: یک عایق مستقل از عایق اولیه که به‌منظور اطمینان از حفاظت در برابر شوک الکتریکی استفاده می‌شود. درصورتی‌که عایق اولیه از بین برود، وجود عایق تکمیلی باعث جلوگیری از برخورد و شوک می‌شود.
• عایق دوبل: عایقی که از هر دو عایق اولیه و تکمیلی تشکیل شده است.
• عایق تقویت شده: یک عایق تکی که به بخش‌های برق‌دار تجهیزات اعمال می‌شود و در برابر شوک الکتریکی، درجه‌ی حفاظتی معادل با عایق دوبل را ایجاد می‌کند.

تمام تجهیزات الکتریکی که از ولتاژ اصلی استفاده می‌کنند، باید حداقل دو سطح از حفاظت را برای کاربران فراهم کنند. این کار به این علت است که اگر یکی از لایه‌های حفاظتی با مشکل روبه‌رو شد، لایه‌های حفاظتی دیگر باقی‌مانده باشند. با این روش استفاده از تجهیزات الکتریکی دارای ایمنی قابل قبولی خواهند بود.

در صنعت تولید لوازم الکتریکی، استاندارد بین‌المللی IEC تجهیزات الکتریکی را با توجه به این‌که هر کدام، چه نوع حفاظتی را در برابر شوک الکتریکی تامین می‌کنند، به پنج کلاس مختلف دسته‌بندی کرده است. توضیحات مربوط به هر کدام از این دسته‌ها در ادامه آورده شده است.

کلاس ۰:

تجهیزات کلاس ۰ هیچ اتصال زمینی برای حفاظت در برابر شوک الکتریکی ندارند و تنها یک سطح عایق بین اجزای برق‌دار و کاربر وجود دارد. این تجهیزات تنها برای استفاده در مناطق خشک مناسب هستند.

وقوع یک خطا در این لوازم می‌تواند باعث برق‌دار شدن بدنه، ایجاد شوک الکتریکی و خطرات جبران‌ناپذیر شود. امروزه فروش تجهیزات کلاس ۰ در بسیاری از کشورها ممنوع است.

کلاس ۰۱:

در تجهیزات کلاس ۰۱ علاوه بر عایق اولیه، ترمینال جداگانه‌ای برای اتصال سیم زمین نیز در نظر گرفته شده است. در این تجهیزات به علت دو رشته بودن کابل تغذیه، سیم اتصال زمین باید به‌صورت جداگانه به بدنه‌ی دستگاه متصل شود. با جدا بودن سیم زمین از کابل تغذیه‌ی اصلی؛ امکان قطع آن در هنگام کار دستگاه وجود دارد.

درصورتی‌که سیم زمین قطع شود، تنها المان محدودکننده‌ی خطر، عایق تجهیزات برق‌دار می‌باشد. در این حالت کلاس ۰۱ به ۰ کاهش پیدا کرده و به همین علت فروش این تجهیزات نیز در بسیاری از کشورها ممنوع است.

کلاس ۱:

در تجهیزات کلاس ۱، حفاظت به‌وسیله‌ی ترکیبی از عایق‌های اولیه و سیم اتصال زمین تامین می‌شود. عایق‌بندی بین اجزای برق‌دار و قسمت‌های رسانا مانند قاب، شاسی، بدنه و … به‌عنوان حفاظت عمومی و سیم زمین به‌عنوان حفاظت تکمیلی در نظر گرفته می‌شود. کابل تغذیه‌ی کلاس ۱ دارای ۳ رشته‌ی زمین، فاز و نول می‌باشد.

لازم به ذکر است که هادی زمین در بسیاری از کشورها به رنگ سبز و زرد و در کشورهای آمریکا، کانادا و ژاپن، سبز رنگ است. هنگام وصل دوشاخه‌ی این گروه از تجهیزات به پریز برق ارت‌دار، قبل از اتصال سیم‌های فاز و نول، ابتدا اتصال زمین به بدنه‌ی دستگاه وصل می‌شود.

در صورت وقوع خطا و برق‌دار شدن بدنه‌ی دستگاه، حفاظت تکمیلی یعنی زمین حفاظتی عمل می‌کند. در این حالت جریان شدیدی از مدار عبور کرده و سیستم حفاظت اصلی مدار که معمولا فیوز و کلیدهای محافظ جان است، برق را قطع کند. طبق تصویر زیر، تجهیزات کلاس یک با نماد اتصال زمین مشخص می‌شوند.

کلاس ۲:

روش حفاظت در تجهیزات کلاس ۲، استفاده از حداقل ۲ سطح عایق یا عایق تقویت شده است. این عایق بین قسمت‌های برق‌دار و قسمت‌های فلزی در دسترس کاربر قرار می‌گیرد. در تجهیزات کلاس دو که معمولا به‌عنوان تجهیزات عایق دوبل نیز شناخته می‌شوند، حفاظت عمومی توسط اولین لایه‌ی عایق فراهم می‌شود.

اگر حفاظت عمومی شکست بخورد، هنوز حفاظت تکمیلی یعنی لایه‌ی دوم عایق وجود دارد. به همین علت این تجهیزات به اتصال زمین نیاز ندارند. طبق تصویر زیر، تجهیزات کلاس ۲، با نماد دو مربع متحدالمرکز به‌عنوان عایق اصلی و دوبل مشخص می‌شوند.

کلاس ۳:

تجهیزات کلاس ۳ به‌عنوان تجهیزاتی تعریف شده‌اند که با ولتاژ بسیار پائین و ایمن کار می‌کنند. این تجهیزات می‌توانند دارای یک ترانسفورماتور داخلی با عایق خاص و تقویت شده نیز باشند. ولتاژ تغذیه این کلاس بیش از ۵۰V AC و ۱۲۰V DC نبوده و نمی‌تواند شوک الکتریکی ایجاد کند.

ولتاژ یک منبع (SELV (Safety Extra Low Voltage به‌اندازه‌ای پایین است که در شرایط عادی، یک فرد می‌تواند بدون خطر برق‌گرفتگی، با آن در تماس باشد. طبق تصویر سمت چپ، تجهیزات کلاس ۳ با نماد یک لوزی و سه خط داخل آن و منبع SELV با نماد نشان داده شده در تصویر سمت راست مشخص می‌شوند.

کلاس عایقی (insulation class):

دمای تجهیزات حین کار به علت‌های مختلف از جمله شرایط محیطی، تلفات، اضافه جریان و … افزایش پیدا می‌کند. افزایش دما می‌تواند به‌صورت موقت و یا دائم باشد. عایق‌های به کار رفته در تجهیزات باید در شرایط کاری نرمال و اضطراری، حرارت ایجاد شده را تحمل نمایند.

به همین علت محدوده‌ی مجاز حرارتی یک عایق، مهم‌ترین عامل در میزان بازدهی و طول عمر تجهیزات می باشد.

عایق‌ها بر اساس حداکثر دمای مجاز به هفت کلاس حرارتی Y، A، E، B، F، H و C تقسیم‌بندی شده‌اند. دمای مجاز هر کلاس و مواد تشکیل‌دهنده‌ی عایق‌ها در جدول زیر آورده شده است.

کلاس حرارتی	دمای مجاز (درجه‌ی سانتی‌گراد)	مواد عایقی
Y	۹۰	کاغذ خشک، پنبه یا ابریشم، ترکیب اوره و فرمالئید، کائوچوی طبیعی محکم و مواد مختلف ترموپلاستیک که نقاط نرم شدگی مشخصی دارند
A	۱۰۵	کاغذ، پنبه یا ابریشم آغشته به روغن یا اندود شده با روغن جلا، یا ورق‌های لایه لایه‌ای که با خشک کردن طبیعی روغن‌ها و صمغ‌ها یا فنل فرمالدئید روی هم قرار داده شده‌اند، الیاف سلولزی که به نمک اتری تبدیل شده‌اند، پلی آمیدها و روغن‌های آلی مختلف
E	۱۲۰	فنل فرمالدئید و ملامین فرمالدئید که قالب‌بندی شده و به‌صورت لایه لایه همراه با مواد سلولزی روی هم قرار داده می‌شوند، ترکیب پلی وینیل، پلی اورتان، صمغ‌ها و روغن‌های اپوکسی، تری استات سلولز، تری فتال پلی‌اتیلن، روغن تبدیل شده به الکید
B	۱۳۰	مواد نرم و انحنا پذیر معدنی (از قبیل میکا، ترکیبات و الیاف سنگ معدن یا شیشه) که با صمغ‌های آلی مناسب: قیر مخصوص لاک، الکید، اپوکسی، فنل یا ملامین فرمالدئید آمیخته شده و استحکام یافته‌اند
F	۱۵۵	مشابه کلاس B اما صمغ‌های ارائه شده برای این کلاس عبارت‌اند از: الکید، اپوکسی، سیلیکون- الکید
H	۱۸۰	مشابه کلاس B اما با صمغ‌های سیلیکون، کائوچوی سیلیکون
C	بیش از ۱۸۰	میکا، سنگ معدن، سرامیک، شیشه (به‌تنهایی یا با چسب‌ها یا صمغ‌های سیلیکون معدنی)، پلی آمیدها و پلی تترافلور و اتیلن