الكهرباء و الأمان

الكهرباء و الأمان

يمكن أن يكون مصدر مشاكل الأمان عدّة أسباب:

التسخين الزائد لمركِّبات الدائرة الكهربائية، الذي يمكنه أن يؤدّي إلى حريق.

التكهرب، الذي ينبع من كون جسم الإنسان موصِلاً للكهرباء، ومن تيّار يتعدّى شدّة معيّنة يمكنه أن يلحق ضررًا به.

التسخين الزائد: في كلّ دائرة كهربائية مغلقة، تسخن مركِّبات الدائرة بسبب تحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. يمكن أن ترتفع درجة حرارة السلك الموصِل حتّى قيمة ثابتة، تكون فيها وتيرة تكوّن الحرارة مساوية لوتيرة فقدان الحرارة من سطح السلك إلى البيئة. تتعلّق هذه القيمة بصفات السلك وتلائم شدّة معيّنة للتيّار الكهربائي الذي يمرّ عبره. إذا ارتفعت لسبب ما شدّة التيّار في السلك حتّى هذه القيمة، يطرأ ارتفاع على درجة الحرارة الذي من شأنه أن يؤدّي إلى اشتعال المادّة العازلة.  يمكن أن يتسبّب ارتفاع في شدّة التيّار نتيجة لسببين أساسيين: التماسّ الكهربائي أو العبء الزائد.   

التماسّ الكهربائي:

حالة يحدث فيها وصل مقاومته صغيرة جدًّا بين القطب الموجب والقطب السالب للبطّارية (مثلاً بدون جهاز كهربائي بينهما). في هذه الحالة تقلّ بشكل ملحوظ المقاومة الكهربائية في الدائرة الكهربائية، وشدّة التيّار تزداد بمدى ملحوظ. يمكن أن يحدث التماسّ الكهربائي مثلاً نتيجة تمزّق في المادّة العازلة داخل الجهاز أو على أثر تسرّب مادّة موصِلة إلى الوسط الذي يعزل بين الموصِلات الكهربائية.   

العبء الزائد:

حالة فيها تسري شدّة التيّار في الدائرة الكهربائية أكبر بكثير من المسموح به. يمكن أن تحدث مثل هذه الحالة عندما يكون عدد كبير من الأجهزة موصولاً بمصدر كهربائي واحد.

وسائل الأمان للحماية من الأخطار المنوطة بحالات التماسّ الكهربائي والعبء الزائد تشمل: سلك الانصهار الواقي، الأمّان نصف الأوتوماتيكي، متابع نقص التيّار. 

سلك الانصهار الواقي: هو سلك قصير ودقيق نسبيًا يُركَّب في جسم مصنوع من الخزف أو في أنبوبة زجاجية، وموصول على التوالي بالدائرة الكهربائية. سلك الانصهار الواقي مصنوع من مادّة تنصهر عندما تصل شدّة التيّار إلى القيمة القصوى المسموح بها، ووظيفته فصل (فتح) الدائرة في هذه الحالة.

الأمّان نصف الأوتوماتيكي: وظيفته كوظيفة سلك الانصهار الواقي، لكن مبدأ عمله مختلف. يعتمد على الدمج بين الظاهرة  الحرارية والظاهرة المغناطيسية. عندما يمرّ في الدائرة تيّار شدّته أعلى من المسموح به يفتح المفتاح الأوتوماتيكي الدائرة الكهربائية.

متابع نقص التيّار: وظيفته رصد الحالات التي يكون فيها التيّار الذي يدخل إلى الدائرة الكهربائية أكبر من التيّار الذي يخرج منها، أي أنّه يوجد "هروب للتيّار". في مثل هذه الحالات يفتح الجهاز الدائرة الكهربائية، وبذلك يحمي من التكهرب. على سبيل المثال، يمكن أن يحدث مثل هذا الهروب في حالة يلمس فيها الإنسان (أو حيوان آخر) موصِلاً ليس معزولاً بحيث يمكن لجزء من التيّار أن يمرّ عبر الجسم إلى الأرض. 

التماس والعبء المفرط (تلخيص)

الاختلاف	التماس الكهربائي	العبء المفرط
	يحدث نتيجة لتوصيل القطب الموجب مع القطب السالب بدون وجود جهاز كهربائي بينهما	يحدث نتيجة عمل عدة أجهزة كهربائية في آن واحد وعملها يتطلب تياراص كهربائياً كبيراً
	يحدث انخفاض مفاجئ للمقاومة الكهربائية في الدائرة	عند ادخال أجهزة اضافية للدائرة تنخفض المقاومة في الدائرة الكهربائية.
	يقوم بتصليح التماس مختص، حيث يفصل الأسلاك التي لامست بعضها البعض	يقوم المستهلك بفصل أحد الأجهزة التي تستهلك تياراً كهربائياً كبيراً
التشابه	يمر في الدائرة الكهربائية تيار أكبر من المعتاد
	يحصل تسخين شديد للموصلات بسبب ارتفاع شدة التيار الكهربائي

أجهزة الأمان للحماية من أضرار التكهرب:

الأمان الكهربائي يمنع وقوع الحوادث والأضرار في الدائرة الكهربائية.

قد يحدث نتيجة لسقوط الجهاز أو لارتخاء أحد الأسلاك الكهربائية الموجودة داخله، أن يحصل تلامس بين السلك الكهربائي وبين جسم الجهاز وهذا النوع من التماس هو تماس جسمياً، حيث أن تلامساً كهذا يتعرض لامسه لخطر التكهرب.

لتخفيف خطر التكهرب من جهاز فيه خلل تلامس جسمي نقوم بتوصيل الجهاز الكهربائي إلى الأرض وهذه العملية تسمى التأريض.

وظيفة الأمان الكهربائي:

منع حصول اضرار في الأجهزة الكهربائية أو لتلافي خطر الحريق في المباني، سبب وقوع هذه الأخطار هو ازديد فجائي في شدة التيار الكهربائي.

كلما كانت شدة التيار الكهربائي أكبر كلما كانت شدة الأخطار والأضرار الناجمة عنه للجسم أكبر.

كلما زادت الفترة الزمنية كلما زادت الاحتمالات للإصابة أكثر شدة.