Α. Ηλεκτρική εγκατάσταση σπιτιού ηλεκτρικές συσκευές

Μια μέρα με διακοπή ρεύματος στο σπίτι σου, καταλαβαίνεις πόσο πολύ εξαρτάται η ποιότητα ζωής σου από την ηλεκτρική ενέργεια. Στις επόμενες σελίδες θα περιγράψουμε την ηλεκτρική εγκατάσταση του σπιτιού μας και τις ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε σ' αυτό, όχι για να αντικαταστήσεις τον ηλεκτρολόγο, αλλά για να προστατεύσεις τη ζωή σου και την περιουσία σου από κινδύνους, μιας και δε γνωρίζεις τους κανόνες που ισχύουν στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.

Οι ηλεκτρικές συσκευές χαρακτηρίζονται από:

• την τάση λειτουργίας,

• την ισχύ λειτουργίας.

Πολύ λίγες ηλεκτρικές συσκευές του σπιτιού μας λειτουργούν με χαμηλή τάση, όπως τα κουδούνια, τα θυροτηλέφωνα, τα φώτα του κήπου. Χαμηλή τάση θεωρείται η τάση που είναι μικρότερη ή ίση των 42V. Μέχρι 42V θεωρείται ακίνδυνη η τάση. Οι περισσότερες συσκευές χρησιμοποιούν τάση 220V και είναι όλες αυτόνομες, δηλαδή ανεξάρτητες από τη χρήση άλλων συσκευών.

Η σύνδεση που εξασφαλίζει σταθερή τάση και αυτονομία είναι η παράλληλη. Επομένως, τα φώτα, το μαγειρείο, ο θερμοσίφωνας και οι μικροσυσκευές, συνδέονται όλα παράλληλα.

Επειδή η τάση που χρησιμοποιούμε είναι εναλλασσόμενη 220V και συχνότητας 50Hz, πρέπει, προτού συνδέσουμε μια συσκευή, να έχουμε βεβαιωθεί ότι είναι κατάλληλη για αυτό το δίκτυο.

Η ισχύς μιας συσκευής καθορίζει την προσφερόμενη σ' αυτήν ενέργεια στη μονάδα του χρόνου. Αυτό δε σημαίνει ότι μια συσκευή μεγαλύτερης ισχύος έχει καλύτερη απόδοση. Η απόδοση εξαρτάται κατά ένα μέρος από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της συσκευής. Η ισχύς, όμως, καθορίζει το ρεύμα που τη διαρρέει, όταν λειτουργεί και το κόστος ανά ώρα λειτουργίας.

Όπως είπαμε στο σπίτι μας φτάνει εναλλασσόμενη τάση 220V, συχνότητας 50Hz. Η διανομή γίνεται από την ηλεκτρική εταιρεία με εναέρια ή υπόγεια δίκτυα, μέχρι το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας (ή γνώμονα). Εκεί, ο ένας αγωγός συνδέεται με τη γη και θα τον ονομάζουμε «ουδέτερο», ενώ τον άλλον αγωγό τον ονομάζουμε «φάση». Σε πολλά σπίτια, όπου χρειάζεται μεγαλύτερη ενέργεια, αντί για μια φάση (μονοφασική παροχή) συνδέονται τρεις φάσεις (τριφασική παροχή). Επειδή, όμως, ελάχιστες οικιακές συσκευές έχουν τριφασική σύνδεση, αλλά και όσες έχουν λειτουργούν σαν τρεις μονοφασικές συσκευές, δε θα επεκταθούμε σε περιγραφή τριφασικών συνδέσεων.

Στο σπίτι μας επομένως φθάνουν τουλάχιστον 3 αγωγοί (εικ. 1).

Η φάση και ο ουδέτερος είναι ενεργοί αγωγοί, ενώ η γείωση είναι αγωγός προστασίας. Οι αγωγοί από το γνώμονα φτάνουν στο γενικό πίνακα του σπιτιού μας (εικ. 2) ο οποίος πρέπει να περιέχει (με σειρά λειτουργίας) το γενικό διακόπτη (1), τον αυτόματο διακόπτη διαφυγής (2), τη γενική ασφάλεια (3), την ενδεικτική λάμπα (4). Από τη γενική ασφάλεια το ρεύμα διακλαδίζεται σε διάφορα κυκλώματα: 1) στον ηλεκτρικό θερμοσίφωνα (διακόπτης 5, ενδεικτική λάμπα 6, ασφάλεια 9), 2) στο ηλεκτρικό μαγειρείο (διακόπτης 7, ασφάλεια 10), στα κυκλώματα φωτισμού (ασφάλειες 8 και 11).

Ο πίνακας που περιγράφεται είναι ένας τυπικός πίνακας ενός μέσου ελληνικού σπιτιού. Σε μεγαλύτερα σπίτια οι πίνακες είναι πιθανότατα τριφασικοί (με τρεις γενικές ασφάλειες) και περισσότερα κυκλώματα.

Δείτε το γενικό πίνακα του σπιτιού σας και προσδιορίστε τη λειτουργία κάθε εξαρτήματος του.

Ο Γενικός Διακόπτης ελέγχει τη λειτουργία όλης της ηλεκτρικής εγκατάστασης του σπιτιού.

Τον διακόπτουμε:

• όταν υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας,

• όταν υπάρχει πυρκαγιά,

• όταν αλλάζουμε λάμπα,

• όταν ο ηλεκτρολόγος επισκευάζει ή τροποποιεί την εγκατάσταση.

Οι Ασφάλειες επιτρέπουν να περάσει μέχρι μια αυστηρά καθορισμένη τιμή έντασης από τους διάφορους αγωγούς. Κάθε αγωγός έχει ορισμένη διατομή. Εάν η ένταση που τον διαρρέει ξεπεράσει ορισμένη τιμή, εμφανίζεται έντονο το φαινόμενο Joule με αποτέλεσμα να υπερθερμανθεί ο αγωγός, να λιώσει η μόνωσή του, να γίνει βραχυκύκλωμα και πιθανά πυρκαγιά.

Η γενική ασφάλεια (εικ. 3) είναι τηκτή, γιατί έχει φυσίγγι που περιέχει ένα λεπτό νήμα και έναν δείκτη. Όταν η ένταση του ρεύματος υπερβεί ορισμένη τιμή (που γράφεται πάνω στην ασφάλεια) τότε το νήμα λιώνει και το κύκλωμα διακόπτεται. Ο δείκτης κρατιέται στη θέση του, όσο το νήμα δεν έχει κοπεί. Σε περίπτωση που καεί η ασφάλεια, πρέπει να διακόψεις το ρεύμα με το γενικό διακόπτη και να αντικαταστήσεις το φυσίγγι με άλλο ίδιας έντασης. Πριν ξανασυνδέσεις το ρεύμα, μείωσε την κατανάλωση σου προτιμώντας τις ηλεκτροβόρες συσκευές (μαγειρείο - θερμοσίφωνας). Ο δείκτης κάθε φυσιγγίου έχει χαρακτηριστικό χρώμα ανάλογα με την ένταση.

Δεν πρέπει ποτέ να επισκευάζουμε το φυσίγγι.

Οι επί μέρους ασφάλειες παλαιότερα ήταν και αυτές τηκτές, σήμερα όμως είναι αυτόματες (εικ. 4). Σε περίπτωση που πέσει μια αυτόματη ασφάλεια, σκέψου πριν αποκαταστήσεις το κύκλωμα.

Αν υπήρξε βλάβη ή βραχυκύκλωμα, τότε αποσύνδεσε πρώτα τη χαλασμένη συσκευή.

Αν υπήρξε υπερένταση (πολλές ή μεγάλες καταναλώσεις), τότε αποσύνδεσε μέχρι η ένταση να φθάσει σε επιθυμητά όρια.

Ο αυτόματος διακόπτης διαφυγής έχει ως στόχο την προστασία μας από διαρροή. Όπως είναι γνωστό ένα κύκλωμα αποτελείται από δύο αγωγούς, έναν προσαγωγής και έναν απαγωγής του ρεύματος (εικ. 5). Εάν ακουμπήσουμε ένα οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος, δε θα έχουμε συνέπειες, διότι δε θα κλείνουμε κύκλωμα. Δεν ισχύει όμως το ίδιο στο δίκτυο της πόλης μας. Έχουμε δει ότι, οι αγωγοί είναι αφενός η φάση και αφετέρου ο ουδέτερος, που είναι ενωμένος με την γη (εικ. 6). Έτσι, η τάση μεταξύ φάσης και ουδέτερου είναι 220V, μεταξύ φάσης και γης 220V και μεταξύ ουδέτερου και γης σχεδόν δεν υπάρχει τάση (εικ. 7).

Έτσι, αν έρθει σε αγώγιμη επαφή κάποιος μ' ένα κύκλωμα του ρεύματος πόλεως, μπορεί να δεχθεί τάση από 0 έως 220V, οπότε ένα δευτερεύον ρεύμα Ι₂ θα περάσει από το σώμα του, με κίνδυνο την ηλεκτροπληξία. Το ρεύμα αυτό το λέμε ρεύμα διαφυγής (εικ. 8).

Ο αυτόματος διακόπτης διαφυγής συγκρίνει το Ι₂ με το Ι₁. Κανονικά πρέπει να είναι ίσα. Όταν όμως Ι₂ - Ι₁ > 30mA (καθόσον 30mA θεωρείται το όριο της επικίνδυνης έντασης για τον άνθρωπο) λειτουργεί η προστασία του και διακόπτεται το κύκλωμα σε κλάσμα του δευτερολέπτου (εικ. 8).

Προσοχή: Η λειτουργία κάθε αυτόματου διακόπτη διαφυγής πρέπει να ελέγχεται κάθε μήνα. Για τον έλεγχο, πιέζουμε το κουμπί ΤΕΣΤ που έχει, οπότε πρέπει να διακόπτεται το κύκλωμα. Ο έλεγχος πρέπει να γίνεται πάντοτε, αφού έχουμε διακόψει τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών.

Η γείωση μάς προστατεύει από τη διαφυγή ρεύματος με διαφορετικό τρόπο. Το κύκλωμα (εικ. 9) κλείνει μέσω της γης, ένα αξιόλογο ρεύμα περνά από την ασφάλεια, που λιώνει και διακόπτει το κύκλωμα. Γείωση χρειάζονται όλες οι συσκευές που έχουν μεταλλικό περίβλημα.

Προσοχή!! Ο ουδέτερος, ενώ είναι συνδεδεμένος με τη γη, είναι επικίνδυνο να χρησιμοποιηθεί ως γείωση.

Στις διπλανές εικόνες 10α, 10β, 10γ, φαίνονται οι τρόποι σύνδεσης διαφόρων συσκευών της οικιακής μας εγκατάστασης.

O ηλεκτρισμός χωρίς κινδύνους

Tι απαγορεύεται να κάνετε:

1) 

Μην αφαιρείτε ή καταστρέφετε τις πινακίδες των ηλεκτρικών συσκευών με τα στοιχεία λειτουργίας και το όνομα του κατασκευαστή.

2) 

Μη χρησιμοποιείτε τις συνηθισμένες ηλεκτρικές συσκευές στο δωμάτιο του λουτρού. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος ηλεκτροπληξίας.

3) 

Μη συνδέετε πολλές ηλεκτρικές συσκευές στην ίδια πρίζα. Οι αγωγοί υπερθερμαίνονται και υπάρχει φόβος πυρκαγιάς.

4) 

Μην ξεχνάτε το σίδερο στην πρίζα. Υπάρχει φόβος να κάψετε τα ρούχα και να προκαλέσετε πυρκαγιές.

5) 

Μην αποσυνδέετε το φις από την πρίζα, τραβώντας το κορδόνι. Θα φθαρεί και θα προκύψει μεγάλος κίνδυνος ηλεκτροπληξίας.

6) 

Μη χρησιμοποιείτε συσκευές με φθαρμένα καλώδια. Η μόνωση των καλωδίων καταστρέφεται με την πάροδο του χρόνου και τα καλώδια απαιτούν αντικατάσταση.

7) 

Μην πιάνετε διακόπτες, πρίζες και γενικά ηλεκτρικές συσκευές με βρεγμένα χέρια. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος ηλεκτροπληξίας.

8) 

Μην περνάτε ηλεκτρικά καλώδια από το άνοιγμα θυρών, παραθύρων ή στο δάπεδο, ή κάτω από χαλιά. Θα φθαρούν εύκολα.

9) 

Μην επεμβαίνετε στο εσωτερικό των ηλεκτρικών συσκευών ακόμα και όταν δεν είναι συνδεδεμένες στο ρεύμα, γιατί μπορεί να προκαλέσετε βλάβη, που θα καταστήσει επικίνδυνη τη χρήση της συσκευής.

10) 

Μην περνάτε ηλεκτρικά καλώδια πάνω ή δίπλα από θερμάστρες, καλοριφέρ ή σωλήνες θερμού νερού. Η μόνωσή τους δεν αντέχει συνήθως σε μεγάλες θερμοκρασίες.

11) 

Μην πιάνετε ποτέ τις βιδωτές λάμπες από τον κάλυκα, όταν πρόκειται να τις βιδώσετε ή να τις ξεβιδώσετε. Κινδυνεύετε από ηλεκτροπληξία.

12) 

Μην αφαιρείτε τα καλύμματα και τους προφυλακτήρες του ραδιοφώνου και των άλλων ηλεκτρικών συσκευών σας, προτού τις αποσυνδέσετε από την πρίζα, γιατί τα στοιχεία τους έχουν τάση.

13) 

Μη χρησιμοποιείτε πρόχειρες μπαλαντέζες. Αγοράστε μία μπαλαντέζα ασφαλή, με μονωμένη λαβή, η οποία έχει το λαμπτήρα και την υποδοχή του προφυλαγμένα.

14) 

Μην αφήνετε τα παιδιά να σκαρφαλώνουν σε στύλους ηλεκτρικών δικτύων ή να πετάνε χαρταετούς κοντά στις γραμμές. Ο κίνδυνος ηλεκτροπληξίας είναι σοβαρός.

15) 

Αν κυνηγάτε, μη χτυπάτε πουλιά που κάθονται σε καλώδια ή μονωτήρες.

Tι επιβάλλεται να κάνετε;

1) 

Ζητάτε μόνο από αδειούχο εγκαταστάτη ηλεκτρολόγο να επιθεωρήσει την ηλεκτρική εγκατάσταση, όταν αλλάζετε σπίτι ή γραφείο. Ο ίδιος πρέπει να επιθεωρεί και να επισκευάζει κάθε συσκευή που παρουσιάζει ανωμαλία.

2) 

Διαβάζετε προσεκτικά τις οδηγίες χρήσης των ηλεκτρικών συσκευών που αγοράζετε.

3) 

Αγοράζετε σκεύη και μηχανήματα εγκεκριμένα από την αρμόδια υπηρεσία Κρατικού Ελέγχου του Υπουργείου Βιομηχανίας, τα οποία έχουν γραμμένο επάνω τον αριθμό έγκρισης, ή το σήμα έγκρισης από αναγνωρισμένους οργανισμούς. Τα μη εγκεκριμένα μπορεί να είναι ελαττωματικά και επικίνδυνα.

4) 

Βγάζετε τις ηλεκτρικές συσκευές από την πρίζα, πριν από το καθάρισμα, το ξεσκόνισμα ή τη μετατόπισή τους.

5) 

Εάν έχετε μικρά παιδιά στο σπίτι, υπάρχει πάντα κίνδυνος να βάλουν μεταλλικά αντικείμενα στους πόλους των πριζών. Χρησιμοποιείτε ή τα ειδικά πλαστικά βύσματα που σφραγίζουν τις ελεύθερες πρίζες ή ειδικές πρίζες ασφαλείας.

6) 

Διακόπτετε το ρεύμα από το γενικό διακόπτη, πριν αντικαταστήσετε μία λάμπα ή μία ασφάλεια.

7) 

Φωνάζετε αμέσως έναν αδειούχο εγκαταστάτη ηλεκτρολόγο για την αποκατάσταση οποιασδήποτε ανωμαλίας ή βλάβης. Στο μεταξύ διακόπτετε το ρεύμα από τον κεντρικό ή τον τοπικό διακόπτη.

8) 

Αν δείτε ηλεκτροφόρο σύρμα κάτω στο δρόμο, μη το πλησιάσετε. Κινδυνεύετε. Ειδοποιήστε αμέσως το πλησιέστερο γραφείο της ΔΕΗ ή το Αστυνομικό Τμήμα.

9) 

Εάν οδηγείτε όχημα υψηλό, γερανό, εκσφκαφέα κ.τ.λ., πρέπει να προσέχετε ιδιαίτερα όταν πλησιάζετε τις ηλεκτροφόρες γραμμές. Πολλές φορές και η απλή προσέγγιση μπορεί να προκαλέσει ηλεκτρικό ατύχημα με τραγικές συνέπειες.

Av συμβεί ηλεκτροπληξία, τότε…

1) 

Διακόψτε αμέσως την παροχή του ηλεκτρικού ρεύματος από το γενικό διακόπτη.

2) 

Σε περίπτωση που η ηλεκτροπληξία έχει γίνει σε υπαίθριο χώρο, από βλάβη του δικτύου, αφού απομακρύνετε με ένα στεγνό ξύλο το ηλεκτροφόρο καλώδιο από το θύμα, φροντίστε να ειδοποιηθεί το γρηγορότερο η ΔΕΗ.

3) 

Αποφύγετε κάθε μεταφορά ή μεγάλη μετακίνηση του θύματος χωρίς πρώτες βοήθειες.

4) 

Αρχίστε αμέσως εφαρμογή τεχνητής αναπνοής. Αν το θύμα έχει χάσει τις αισθήσεις του, μην προσπαθείτε να του δώσετε να πιει τίποτα.

5) 

Φροντίστε ώστε κάποιος άλλος να ειδοποιήσει αμέσως τον πλησιέστερο γιατρό ή το Σταθμό Πρώτων Βοηθειών.

B. Οι ημιαγωγοί στη ζωή μας

Στις αρχές του 1940 ο Μάρβιν Κέλυ, που ήταν δ/ντής έρευνας στα εργαστήρια της Bell, και ο Ράσελ Ολ, που ήταν μέλος του προσωπικού της εταιρείας, έκαναν μία πολύ σημαντική επίδειξη-παρουσίαση. Αυτή αφορούσε το πυρίτιο, έναν ημιαγωγό που τότε μόλις γνώριζαν.

Ο Ολ έδειξε τη συσκευή που ήταν ένα μικρό ορθογώνιο με δύο μεταλλικές επαφές. Χρησιμοποιούσε ένα φλας για να φωτίζει μια μικρή επιφάνεια στο κέντρο. Τότε έπαιρνε στις μεταλλικές επαφές μια φωτοηλεκτρική τάση 0,5V. Βλέπανε το πείραμα και δεν το πιστεύανε. Κι αυτό γιατί η ηλεκτρεγερτική δύναμη που έπαιρνε στις μεταλλικές επαφές ήταν δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή που περιμένανε αφού το πυρίτιο ήταν μαύρο και αδιαπέραστο από το φως. Άρχισαν να πιστεύουν το γεγονός, μόνον αφού έκαναν το πείραμα στο δικό τους εργαστήριο μ' ένα κομμάτι πυριτίου. Αυτό το κομμάτι ήταν η πρώτη επαφή ρ-η.

Τον Ιανουάριο του 1946, τα εργαστήρια Bell δείχνουν ενδιαφέρον για τη χρήση ημιαγωγών σε κυκλώματα και την κατασκευή στερεάς κατάστασης.

Η έρευνα λοιπόν που θα οδηγούσε στην κατανόηση των ημιαγωγών άρχιζε πάλι. Η ερευνητική ομάδα είχε επικεφαλής τους Γουίλιαμ Σόκλεϋ και Στάνλεϋ Μόργκαν που ήταν θεωρητικοί φυσικοί. Από την πρώτη στιγμή κοινή συνείδηση ήταν ότι βρίσκονται ακόμη μακριά από την πλήρη κατανόηση του φαινομένου. Ένας από τους λόγους ήταν το γεγονός ότι το οξείδιο του χαλκού και άλλοι ημιαγωγοί ήταν πολύ σύνθετα υλικά. Το πυρίτιο και το γερμάνιο ήταν τα πιο απλά. Μετά από πολύ δουλειά στις 23 Δεκεμβρίου 1947 δυο χρυσές επαφές πάχους λιγότερο από ένα χιλιοστό της ίντσας η κάθε μια κατασκευάστηκαν στο ίδιο κομμάτι γερμανίου. Το πρώτο τρανζίστορ ήταν πλέον γεγονός.

Το τρανζίστορ ανακαλύφτηκε μόνον όταν βασικές γνώσεις είχαν αναπτυχτεί σε τέτοιο βαθμό, ώστε ο ανθρώπινος νους να μπορεί να κατανοήσει και να συνθέσει τα φαινόμενα που είχαν παρατηρηθεί. Στην περίπτωση μιας συσκευής με τόσο σημαντικές επιπτώσεις στην τεχνολογία, αξίζει να σημειώσουμε ότι η ανακάλυψή της έγινε από εργασία αφιερωμένη στην κατανόηση των βασικών αρχών των φυσικών φαινομένων, πιο πολύ, παρά σε μια πειραματική μέθοδο παραγωγής χρήσιμων συσκευών.

Πολλές συσκευές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή περιέχουν ημιαγωγούς και τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα. Τέτοιες είναι: τηλεοράσεις και ραδιόφωνα, θερμοστάτες που ελέγχουν τη θέρμανση και την ψύξη, συστήματα συναγερμού, βίντεο, φούρνοι μικροκυμάτων, ιατρικά μηχανήματα, συστήματα πλοήγησης αεροπλάνων, ηλεκτρονικές γραφομηχανές, τηλέφωνα κ.ά.

Ημιαγωγούς περιέχουν και οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές (Η/Υ) που τόσο πολύ χρήσιμοι είναι πλέον στη ζωή μας. Οι Η/Υ είναι εργαλεία. Στα εργαλεία οι άνθρωποι δίνουν οδηγίες για να κάνουν κάτι. Έτσι, στα λογιστικά γραφεία και στις εταιρείες χρησιμοποιούνται οι Η/Υ για την ταχύτερη επεξεργασία δεδομένων. Η ταχύτητα με την οποία κάνουν οι Η/Υ αριθμητικούς υπολογισμούς οδήγησε στη χρησιμοποίησή τους στη στατιστική και στα εφαρμοσμένα μαθηματικά.

Επίσης, χρησιμοποιούνται σε χημικά εργαστήρια για να αξιολογούν τις επιθυμητές ιδιότητες μιας νέας υποθετικής χημικής ένωσης και να καθορίζει μεθόδους παρασκευής της. Οι Η/Υ χρησιμοποιούνται στη μηχανική για να υπολογίσουν τάσεις υλικών, κραδασμούς, τριβές κ.λπ. Μπορούν να κάνουν υπολογισμούς για τη συμπεριφορά σωμάτων μέσα σε υγρά ή αέρια. Ακόμη, χρησιμοποιούνται και στην κατασκευή ρομπότ. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ευρύτατα από την επιστήμη της Ιατρικής στον τομέα διάγνωσης των ασθενειών.

Επίσης, χρησιμοποιούνται στην κοινωνιολογία και στη γλωσσολογία. Ακόμη ένας Η/Υ μπορεί να υπολογίσει τις αποστάσεις, τις ταχύτητες των αστεριών, καθώς και να προβλέψει ουράνια φαινόμενα.