اسفند
AC یا DC – کدامیک خطرناک‌تر‌است و چرا؟
اول از همه به یاد داشته‌باشید که جریان و ولتاژ AC یا DC هر دو خطرناک و کشنده هستند. هر دوی آن‌ها هم دوست و هم دشمن ما هستند، زیرا هرگز در خطرآفرینی خطا نمی‌کنند!
شکل 1 – تفاوت‌بین AC و DC
AC یک قاتل زنجیره‌ای‌است، زیرا AC با فرکانس کمتر (50 هرتز در اروپا و 60 هرتز در آمریکا) با سطح ولتاژ یکسان خطرناک‌تر از DC است. به عبارت دیگر، ولتاژ AC با مقدار 230V (یا 120V) خطرناک‌تر از ولتاژ 230v DC یا 120V DCاست. اما به یاد داشته‌باشید که DC می‌تواند شما را برشته کند. یعنی اگر می‌گوییم AC خطرناک‌تر‌است منظورمان این نیست که DC با شما بازی میکند. آگاه باشید و به هیچکدام اعتماد نکنید.
ولتاژ و جریان AC با فرکانس کم، برای مثال 50 یا 60 هرتز، نسبت به AC با فرکانس بالاتر (مانند 500 یا 600 هرتز) خطرناک‌تر‌است. همچنین جریان‌ها و ولتاژ‌های AC سه الی پنج برابر خطرناک‌تر از DC با همان سطح ولتاژ هستند.
ولتاژ و جریان DC، باعث ایجاد یک انقباض تشنج آور میشود (یک فرآیند غیر قابل کنترل که در آن ماهیچه‌ها کوتاه‌تر و منقبض‌تر می‌شوند) که باعث میشود قربانی از منبع جریان یا ولتاژی که به آن دست زده‌است پرت شود. ولتاژ و جریان AC باعث ایجاد کزاز عضلات میشود (وضعیتی که در آن اسپاسم متناوب و لحظه‌ای ماهیچه رخ میدهد)، که به آن همچنین انقباض ماهیچه توسعه یافته نیز گفته میشود، و قربانی که با منبع جریان یا ولتاژ AC ارتباط دارد را فریز میکند (یا بخش‌هایی از بدن وی را فریز میکند).
AC یا DC – کدامیک خطرناک‌تر است و چرا؟AC
به دلیل طبیعت متناوب رفتار AC، باعث میشود نورون‌های تنظیم سرعت قلب وارد حالت رشته‌سازی شود که خطرناک‌تر از DCاست.
در این حالت یک شوک الکتریک ایجاد شده و به دلیل رشته رشته شدن منجر به ایست قلبی‌میشود. در این حالت، قلب فریز شده با احتمال بیشتری نسبت به قلب رشته شده دوباره می‌تواند به حالت قبلی عادی برگردد.
و در اینگونه موارد تجهیزات رشته‌زدایی (که واحدهای DC را به بخش رشته‌ای ارسال کرده و قلب را دوباره به حالت عادی برمی‌گردانند) در خدمات اورژانس پزشکی مورد‌استفاده قرار می‌گیرد.AC یا DC
در حالت کلی،
تصمیم نهایی به چند فاکتور بستگی دارد، مانند مقاومت بدن انسان، پوست (یا مکان) خشک یا مرطوب، ضخامت پوست، وزن، جنسیت، سن، سطح جریان و ولتاژ، فرکانس و غیره.
اگر سطح حداقل ولتاژ‌های AC یا DC را در نظر بگیریم، 50V AC در وضعیت خشک و 25V در وضعیت مرطوب، تا 120V DC برای ارتباط مستقیم و غیر مستقیم در تجهیزات الکتریکی ایمن در نظر گرفته میشود. ملاحظات فوق و جدول زیر نشان میدهد که ولتاژ و جریان AC نسبت به DC خطرناک‌تر‌ست.
برای مثال
، برای AC، ایمن‌ترین محدودیت 50V (یا در شرایط مرطوب 25V)است، ولی در DC، محدودیت ایمن 120V DCاست و برای جریان نیز همین امر صادق‌است، یعنی جریان‌های کمتری برای ایجاد اثر یکسان بر روی بدن در مقایسه با DC مورد نیاز‌است. جدول زیر AC و DC و اثرات آن بر روی بدن انسان را نشان میدهد.
همیشه به یاد داشته باشید: جریان می‌کشد نه ولتاژ. اما ولتاژ باید جریان را هدایت کند. یعنی آمپر مسئول شوک الکتریکی‌است نه ولت.
خطرات شوک الکتریکی بر روی بدن انسان
چرا AC خطرناک‌تر از DC است؟
در ادامه چند دلیل آمده‌است که نشان میدهد AC از DC خطرناک‌تر‌است.
RMS و مقدار اوج
تغذیه‌ی خانگی ما 230V AC (در اروپا) و 120V AC (در آمریکا)است. این ولتاژ موثر یا RMS است. یعنی ولتاژ متناوب موجود دارای اثر گرمایی مشابهی با 230V DC یا 120V DCاست.
معادله‌ی جریان متناوب به این صورت‌است:
V = Vm Sin ω t
که در آن:
- Vm= √2 VRMS
- ω = 2πf (f = 50 یا 60 هرتز).
اگر مقادیر را سر جای خود قرار داده و محاسبات ولتاژ را انجام دهیم:
230 x √2 Sin x 2 (3.1415) x 50Hz x t
230 x √2 Sin x 314 x t Volts.
حالا مقدار اوج ولتاژ یا جریان AC را خواهیم‌دید (این به DC قابل اعمال نیست، که علت آن تناوب شکل موج ACاست).
VRMS = VPK /√2 یا VRMS = 0.707 x VPK
همچنین:
IRMS = IPK /√2 یا IRMS = 0.707 x IPK
با استفاده از فرمول فوق، مقدار ولتاژ و جریان اوج AC را به این صورت به دست می‌آوریم:
VPK = √2 x VRMS و IPK = √2 x IRMS
برای محاسبه مقدار اوج یا حداکثر ولتاژ AC تغذیه‌ی خانگی (که تغذیه در آن 230V یا 120Vاست داریم):
VPK = 0.707 x 230V = 325V AC
یا برای تغذیه‌ی خانگی 120V AC میشود 170V
محاسبات فوق نشان میدهد که ولتاژ تغذیه‌ی خانگیِ 230V یا 120V مقادیر RMS بوده و ولتاژ اوج این مقادیر به ترتیب 325V یا 170V هستند، یا به عبارت دیگر 650V اوج تا اوج و 320V اوج تا اوج. در حالیکه مقدار RMS برای DC برابر‌است با 230V یا 120V DC. به عبارت دیگر، برای مقادیر یکسان AC و DC، دیده‌میشود که AC مقدار بیشتری به میزان 325V یا 170V دارد؛ یعنی بیشتر از آنی‌است که می‌بینیم، و ولتاژ بیشتر یعنی خطر شوک الکتریکی بیشتر. به صورت خلاصه، جریان یا ولتاژ DC بیشتری برای اعمال اثر خطرناک ولتاژ و جریان AC مورد نیاز‌است.
ظرفیت خازنی
بدن قربانی مانند یک رسانه عایق بین سیم فاز و زمین عمل میکند که باعث ایجاد ظرفیت خازنی میشود. اما می‌دانیم که خازن DC را بلوکه کرده و AC را عبور میدهد. بیایید به صورت ریاضی ببینیم:
- فرکانس DC = 0 هرتز
- فرکانس AC = 50 یا 60 هرتز
مقاومت DC
XC = 1/2πfC
اگر فرکانس را صفر در نظر بگیریم، در این صورت راکتانس خازنی (Xc) بی‌نهایت خواهد بود. پس برای همین‌است که خازن عبور DC را از خود بلوکه میکند.
حالا مقاومت AC (که همچنین با نام امپدانس شناخته‌می‌شود).
امپدانس Z = √ (R2 + XC2)
اگر فرکانس را 50 یا 60 هرتز در نظر بگیریم امپدانس کل (یعنی مقاومت) کاهش پیدا میکند. به این صورت، AC می‌تواند به آسانی از خازن عبور کند. یعنی AC نسبت به DC خطرناک‌تر‌است، زیرا بدن انسان به صورت خازن عمل میکند.
به صورت خلاصه، امپدانس و مقاومت در DC کمتر از ACاست، زیرا با افزایش فرکانس، امپدانس کاهش پیدا میکند. به این صورت، AC در برابر DC آسیب بیشتری وارد میکند.
فرکانسAC یا DC
برخی می‌گویند که DC با ولتاژ یکسان نسبت به AC خطرناک‌تر‌است، زیرا AC چندین بار جهت خود را تغییر میدهد (یعنی AC 50 الی 60 بار در ثانیه صفر میشود) که علت آن فرکانس‌است، و قربانی می‌تواند از شوک دوری کند، درحالیکه در DC فرکانسی وجود ندارد.
اکنون اگر فرکانس را 60 یا 50 هرتز در نظر بگیریم، ببینیم AC با چه سرعتی جهت خود را تغییر میدهد.
T=1/f
T=1/60Hz=0.20s
این نشان میدهد که AC پس از هر 0.2 ثانیه به صفر می‌رسد، ولی ذهن انسان آنقدر سرعت واکنش به شوک الکتریکی نداشته و از منبع ولتاژ به عقب برمی‌گردد.
فرکانس 50 یا 60 هرتز نقش بسیار مهمی در اثر شوک الکتریکی بر روی بدن انسان دارد. برای مثال، ولتاژ کم در حد 25V AC با 60 هرتز خطرناک‌است (بدن مرطوب و خیس).
توجه:
هم جریان و هم ولتاژ متناوب یا مستقیم خطرناک هستند. به سیم‌های فاز دست نزنید. در صورت وجود شوک الکتریکی، سعی کنید تغذیه را قطع کرده و بدن قربانی از منبع دور کنید (به یاد داشته باشید که باید قبل از انجام این کار عایق مناسبی داشته باشید). برای تعمیر و عیب‌یابی تنها از پرسنل حرفه‌ای درخواست کنید. در صورت نیاز، بلافاصله با مقامات محلی تماس بگیرید.
لینک مرتبط:
آیا می‌توان از کلی مدار AC برای مدار DC و برعکس استفاده کرد؟
لینک زبان اصلی: