Kącik wiedzy...

Dlaczego pralka, lodówka, czy inne urządzenie podłączone do gniazda 230/400V kopie?

Kopie, czyli odczuwamy skutki przepływu prądu elektrycznego przez nasze ciało, a skoro przepływa prąd, to są trzy możliwości:

  1. na naszym ciele zgromadził się ładunek elektryczny, który po dotknięciu uziemionej obudowy urządzenia rozładował się - przepłynął do ziemi
  2. na obudowie urządzenia zgromadził się ładunek elektryczny, który poprzez nasz dotyk rozładował się, czyli przepłynął do ziemi
  3. najbardziej niebezpieczny - na obudowie urządzenia stale utrzymuje się potencjał różny od potencjału ziemi, innymi słowy występuje napięcie

Czy jest to normalne podczas prawidłowej eksploatacji urządzeń podłączonych do instalacji elektrycznej?

W pierwszym przypadku, jeżeli urządzenie, którego dotykając odczuliśmy przeskok wyładowania elektrycznego, jest w I klasie ochronności, i zostało podłączone do gniazda ze stykiem ochronnym (bolcem), to jest to zjawisko normalne. Obudowa takiego urządzenia - najczęściej metalowa, lub mająca dostępne metalowe elementy, jest poprzez przewód połączeniowy i styk ochronny w gniazdku (bolec) połączona z ziemią, czyli ma potencjał ziemi. Mając na sobie naelektryzowany ubiór i dotykając obudowy połączonej z ziemią, odczuwamy gwałtowne rozładowanie w postaci "kopnięcia", któremu często towarzyszy błysk i trzask. Oczywiście warunkiem wystąpienia tego zjawiska są odpowiednie warunki, tj. mała wilotność powietrza, silnie elektryzująca się odzież i obuwie lub podłoże będące dobrym izolatorem, inaczej zgromadzony na nas ładunek będzie się samoistnie rozładowywał poprzez ciało (stopy dotykające podłoża) i wilgotne powietrze. 

W drugim przypadku mamy do czynienia z odwrotną sytuacją, to znaczy nieuziemione elementy lub nieuziemiona obudowa urządzenia jest poddawana warunkom sprzyjającym naelektryzowaniu, np. przepływowi powietrza (odkurzacz, suszarka do włosów) i gromadzi się na jej powierzchni ładunek elektryczny, a nasze ciało jest na potencjale ziemi poprzez stopy dotykające podłogi. W tym przypadku także w trakcie dotknięcia dojdzie do gwałtownego rozładowania ładunku elektrostatycznego i "kopnie". Podobnie jak w poprzednio, żeby do tego doszło, muszą być spełnione określone warunki tj. urządzenie musi być odizolowane od podłoża/ziemi (plastikowe/gumowe nóżki, gumowe kółka, dywan), zaś nasze ciało mieć dobry kontakt z podłożem np. bose stopy na posadzce. Jest to zupełnie naturalne zjawisko, tylko nie z każdym rodzajem urządzeń powinno wystąpić. Na obudowach urządzeń będących w drugiej klasie ochronności (wtyczka bez styku ochronnego) takich jak np. odkurzacz, suszarka do włosów, wentylator gromadzenie się ładunku elektrycznego jest częstym zjawiskiem, więc możemy doświadczać przepływu ładunku elektrostatycznego w postaci "kopnięć" bez większego wpływu na nasze życie. Na pewno w tych warunkach nie powinno mieć miejsca "kopanie" w urządzeniu będącym w I klasie ochronności, którego obudowa powinna być, poprzez styk ochronny w gniazdku, połączona z ziemią, bo nie ma możliwości się na niej zgromadzić żaden ładunek elektryczny. Skoro nasze ciało jest na potencjale ziemi, obudowa urządzenia jest na potencjale ziemi, to nie ma też prawa płynąć żaden prąd. 

W trzecim przypadku, kiedy na obudowie urządzenia stale utrzymuje się potencjał różny od potencjału ziemi, po dotknięciu obudowy jest odczuwalny przepływ prądu od delikatnego mrowienia w części ciała, którą dotknęliśmy urządzenia, poprzez szczypanie, ból, aż do porażenia. O czego to zależy? Od  wartości prądu, który popłynął przez nasze ciało, a wartość tego prądu zależy od napięcia na obudowie urządzenia względem ziemi oraz od tego w jakim stopniu nasz organizm jest "uziemiony". Skąd napięcie na obudowie? Są cztery możliwości:

Przyczyny pojawienia się napięcia na obudowie urządzenia w I klasie ochronności

  1. pierwsza i najczęściej spotykana - awaria (przebicie na obudowę) urządzenia w I klasie ochronności, wyposażonego we wtyczkę ze stykiem ochronnym podłączonego do gniazda/przedłużacza bez styku ochronnego (bolca). 
  2. podłączenie urządzenia w I klasie ochronności wyposażonego w filtry przeciwzakłóceniowe do gniazda/przedłużacza bez styku ochronnego
  3. brak ciągłości przewodów ochronnych np. niepodłączony przewód ochronny w rozdzielnicy, niepodłączony styk ochronny w gnieździe itp.
  4. styk ochronny w gnieździe podłączony do przewodu fazowego

Urządzenia w I klasie ochronności mogą być wyłącznie podłączone do gniazd ze stykiem ochronnym (bolcem). Podłączając takie urządzenie do gniazda/przedłużacza bez takiego styku pozbawiamy się ochrony przed porażeniem w razie uszkodzenia.

W 1 i 3 przypadku przy braku połączenia obudowy urządzenia poprzez przewód ochronny i styk ochronny z ziemią (PE), w momencie awarii (przebicia) na obudowie urządzenia może wystąpić pełne napięcie sieciowe, jednak nie spowoduje to wyłączenia napięcia w obwodzie przez zabezpieczenie, w efekcie czego możemy zostać śmiertelnie porażeni (więcej można o tym poczytać tutaj: "Styk ochronny").

Zresztą, nawet przy w pełni sprawnym urządzeniu w I klasie ochronności, brak styku ochronnego lub niepodłączenie styku ochronnego w gnieździe do ziemi (PE) (przypadki 2 i 3) może skutkować pojawieniem się na obudowie napięcia poprzez np. elementy filtrujące prąd zasilający, które są podłączane między przewody czynne (fazowy, neutralny) i przewód ochronny. Może to także powodować przedostawanie się zakłóceń do sieci i niepoprawną pracę innych urządzeń.

Czwarty przypadek najczęściej ma miejsce w starych instalacjach w układzie sieci TN-C (dwuprzewodowych), gdzie styk ochronny w gnieździe należy zmostkować z przewodem neutralno-ochronnym PEN, a został on na skutek błędu/niewiedzy/braku narzędzi zmostkowany z przewodem fazowym. Zdarza się to też podczas wymiany rozdzielnic, w starych instalacjach, kiedy przewody fazowe i PEN obwodów są tej samej barwy i nie zostały oznakowane przed odłączeniem. Jedno i drugie skutkuje tym, że na obudowie urządzenia podłączonego do takiego gniazda jest pełne napięcie sieciowe, co stanowi śmiertelnie zagrożenie życia.