Может ли убить током устройство зарядки от телефона в ванной.
Вы наверняка часто встречали в новостных заголовках информацию про то, что в той либо другой стране, человек погиб от поражения током, разговаривая по мобильному телефону в ванной.
Телефон при этом был естественно подключен к зарядному устройству в ближайшей розетке.
Вообще с возникновением полностью защищенных от влаги смартфонов, данные случаи только участились.
У большинства неосведомленных в электрике, возникает законный вопрос: «Как такое вообще возможно?». Известно всем же, что USB зарядка выдаёт напряжение всего 5 вольт.
В то же время, согласно правил ТБ, даже в помещениях с очень высокой опасностью позволяется укладывать проводку до 42В! Как же обыкновенная зарядка может причинить вред человеку?
А дело все в том, что usb зарядник не всегда выдаёт эти самые 5В. И при некоторых обстоятельствах, напряжение в зарядке может подскочить. Чтобы разобраться с причиной, как заряжающийся смартфон может убить человека в ванной, придется припомнить школьный курс физики, а конкретно закон Ома.
Эта формула считается едва ли не фундаментальной для всей электрики. Согласно ей — ток в цепи, зависит от приложенного напряжения, и имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Другими словами, чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем больше сила тока.
По аналогичности к нашему случаю, эту формулу переводится в следующую наглядную зависимость:
Начинаем сначала с причины смерти — с тока. Да, да, убивает собственно ток, а абсолютно не напряжение. При конкретной величине силы тока, происходит фибрилляция сердца и его паралич.
Какой это должен быть ток? Вот таблица, широко популярная всем электрикам:
Гарантировано убивает ток в 100мА. Однако это в нормальных условиях. Для человека лежащего в ванной, при конкретной ситуации абсолютно хватит значения более 30мА.
По этому то в электрощитки для защиты человека, и устанавливают очень часто собственно Устройство защитного отключения на 30мА.
Все что выше (100мА, 300мА) считается сначала уже противопожарной защитой. И такие же Устройство защитного отключения на розетки лучше не устанавливать.
Ваши мышцы при токе более 30мА (даже регулярном), начинают непроизвольно ужиматься, дыхание сбивается и вы можете просто утонуть в ванной. По этому и исходить будем из этой расчетной величины.
Другими словами, можем считать, что если ток от зарядника превысит величину в 30мА, ванна автоматично превратится в электрический стул.
Некоторые внимательные пользователи, читающие разные надписи на девайсах, посмотрят — как же так, на блоке питания ведь хорошо отмечено, что при 5V он выдаёт ток в целых 2 Ампера!
Значит согласно приведенной выше табличке, такая штука должна наповал убивать любого. Но А дело все в том, что ток в цепи считается не основой, а следствием. То что отмечено на блоке питания, это его максимально возможное значение, которое он может выдать без ущерба для себя. Другими словами, говоря иначе не сгорит и будет хорошо работать долгое время.
А какой все таки ток при этом пойдёт через человека? Собственно той величины, который диктует закон Ома. Он зависит от сопротивления человека и напряжения выдаваемого блоком питания.
Наше тело — это прежде, всего не мышцы, а вода, которая идеально проводит ток. Но эта водичка надежно спрятана под кожей, сопротивление которой очень высоко. И кроме того, в различных местах у различных людей, данные будут очень намного отличаться.
К примеру, сопротивление между сухих ладоней человека достигает 10мОм (десять мегом). Это достаточно крупная величина.
Однако если при этом вы делаете больше площадь контакта, то это же сопротивление сразу уменьшается в сотни раз.
Также, если на вашем теле есть какие-нибудь ранки или порезы, это еще в пару раз снизит вашу защиту.
Это то же самое, что и кабель в изоляции, у которого в одном месте будет случайный надрез от ножа. Подобно и с вашей кожей. При любой утечке, весь ток устремится собственно в эту точку.
А теперь только представьте ванную, где ваше мокрое, размякшее тело полностью находится в контакте с водой. Как вы думаете, какое сопротивление оно станет иметь?
Исключительно при замерах не повторяйте эксперименты владельцев премии Дарвина.
Как поговаривают, моряк ВМС Соединённых Штатов, как то решил измерить собственное «внутреннее сопротивление» без неточности, которую даёт кожа.
Для этой цели он целенаправленно проткнул острыми щупами мультиметра подушечки пальцев и получил критичное поражение, всего только от батарейки в 9 вольт. Ссылка на англо-язычный источник такого случая — тут.
Мы же в ванной померить сопротивление будем между сливом и рукой.
При опущенной руке в воду, цифры показывают значение около 1кОм.
При этом необходимо помнить про наличие мозолей и грубость кожи. У девушек, которые предпочтительней заботятся о собственных руках чем парни, это сопротивление еще ниже.
И это все при условиях питьевой воды. В ситуациях с грязной или мыльной от шампуня, данные замеров будут существенно выделяться. Но мы берем прекрасные условия.
Исходя из всего этого, для дальнейших испытаний опасных для жизни, относительное человеческое тело заменяем резистором в 1кОм.
Разумеется он не совсем предусматривает настоящие составляющие сопротивления тела человека, однако для понимания самого процесса подойдет и подобный вариант.
Подставляя данные которые получены в формулу, смотрим следующую пропорцию:
Другими словами, чтобы через человека лежащего в ванной пошёл ток в 30мА, напряжение по закону Ома, должно быть равно всего только 30 Вольт.
И здесь становится один из самых важных. Откуда взяться такому напряжению в заряднике, на котором четко написано — 5V. Для начала не мешает припомнить устройство трансформатора.
Все современные зарядные устройства являются импульсными. Достаточно грубо их схему можно представить так:
Сетевое напряжение 220В выпрямляется диодным мостом и сглаживается всякими фильтрами. В результате выходит самое высокое и стабильное напряжение.
Дальше это напряжение с помощью каскада транзисторов превращается в высокочастотный сигнал и подается на импульсный преобразователь электрической энергии. В нем происходит понижение и через очередной фильтр мы приобретаем на выходе, те самые частые 5V.
И это мы еще не рассматриваем современные устройства, как иначе говорят быстрой зарядкой. У них напряжение, которое выдаёт блок питания при практически полностью разряженном телефоне, абсолютно не 5В.
Параметров там несколько, и они все базируются на том, что на начальной стадии, зарядка либо повышает силу тока, либо подаваемое напряжение. Причем в несколько раз. К примеру у технологии Qualcomm Qiack Charge, зарядка может выдать до 20 вольт!
Высоковольтная часть схемы устройства для зарядки гальванически развязана от низковольтной с помощью импульсного преобразователя электрической энергии. Провода между собой связаны только индуктивно.
Выходит, что большое напряжение совсем не должно попасть в низковольтную часть. При 2-ух НО:
-
если не повреждена изоляция
-
если блок питания не упал в лужу
В случае с помещением ванны нам даже лужа не требуется.
Очень высокая влажность и конденсат весьма сильно уменьшают изоляцию всей схемы. И вдобавок в преобразователе электрической энергии зарядника, не всегда между виточками вторичной и первичной обмотками есть слой скотча или изоляционные ленты.
Если одна обмотка просто намотана сверху другой, то их делит всего только лаковый слой толщиной в несколько микрон. И во время перегрева или импульсных помехах в сети, существует очень высокая вероятность пробоя.
Стоит также просчитывать воздействие флюса, который очень часто остается на плате после пайки. Кислотный флюс при попадании на него воды, образовывает электролит, который классно проводит ток.
Не считая всего этого, существует еще один компонент цепи. Это конденсатор, который связует две обмотки между собой. Он требуется для гашения помех и от его качества зависит безопасность всего трансформатора.
Плохой конденсатор может пробить полностью, и вот тогда сетевое напряжение просочится на низковольтную сторону.
Видите как много опасностей запрятано в этом маленьком блочке.
Чтобы проверить эти все предположения, можно просто измерить напряжение между выходом с зарядника и землёй, другими словами ванной.
Если даже взять абсолютно разнообразные модели по категории цен, у многих из них данное напряжение будет побольше 30 Вольт. А у конкретных доходить и до 80!
Неужели так легко подтверждается критичная опасность трансформаторов? Не очень так.
Если в эту же саму цепь добавить сопротивление, которое имеет наше тело погруженное в ванную (R=1кОм), то выйдет совсем убогая величина силы тока в пару сотых миллиампера.
Это в намного чем тысячу раз меньше опасного порога. Что же это выходит — закон Ома перестал работать? Куда же делись наши 80 вольт?
А дело все в том, что при замыкании цепи с резистором, напряжение здесь же падает до ничтожных значений (около 1 V). Так как та дыра в защите трансформатора, через которое у нас «вытекает» сетевое напряжение, не пропускает большой ток, и напряжение по закону Ома о полной цепи, просто уменьшается.
Аналогичное может случится, к примеру при грозе. При попадании молнии за пару километров от Вашего дома в линию электропередач, по ней пойдёт импульс перенапряжения, который как раз таки достигнув розетки, и подпалит вашу зарядку.
Защиту от этого уже давно выдумали в виде УЗИП. Но из-за чего то эти аппараты защиты еще не слишком популярны, как те же реле контроля напряжения или Устройство защитного отключения.
Но возвращаясь к «нашим баранам» — если все детали будут целыми и ничего никак не получится из строя, что же тогда может убить? А убивает просто мокрый зарядник.
При этом отсыревшая плата от конденсата, по существу являющегося дистиллятом, еще менее безопасна. Ток тут вряд ли превысит очень маленький порог в 30мА.
Но вот если водные брызги попадут напрямую в корпус, тогда ждите беды.
В подобном варианте ток опасной величины пройдёт через зарядку, ваше тело, ванную и уйдет в землю.
До недавнего времени ванна имела яркий контакт с землёй через трубы из металла. Сегодня при широком применении пластика, ванную заземляют прямо от щитка. Выполняется это для безопасности и уравнивания потенциалов всех предметов сделанных из металла в помещении ванной.
По-хорошему, при подобной утечке с мокрым зарядником, у вас должно сработать Устройство защитного отключения. Однако это если вы его смонтировали на комнату с ванной или отдельную розетку в ней.
Именно данное устройство обеспечит вашу самую большую безопасность. Даже при отсутствии заземления. Ему основное увидеть разницу токов в нулевом и фазном проводе, которая сразу возникает при утечке.
Исходя их всего сказанного выше, давайте сделаем основные выводы. Зарядка USB с напряжением всего 5В, на самом деле может убить вас в ванной и для этого должны совокупно сложиться несколько факторов:
1 Ваша ванна заземлена железной трубой или индивидуальным проводом.
При этом в электрическом щитке и в том и другом случае отсутствует Устройство защитного отключения. Не стоит думать, что пластиковая ванна вас спасет. Она также не безвредна. Утечка тока в ней может случится как по трубам, так и конкретно по мыльной воде.
2 Устройство зарядки должно иметь нарушение изоляции или пробитый конденсатор.
3 Попадание конденсата, капель или водных брызг в корпус зарядки.
При этом влага может попасть вовнутрь заблаговременно, еще при наборе горячей воды в ванную, когда вокруг все потеет как зеркало.
По этому оставляйте такие же гаджеты и девайсы за границами комнаты с ванной и никогда не заряжайте телефоны в сырых и влажных помещениях.