Qu'est-ce qui rend la tension secteur sûre dans les maisons?

Lorsque j'ai commencé à apprendre le génie électrique, l'une des directives de sécurité les plus importantes que j'ai apprises était que les tensions supérieures à 36 V peuvent être dangereuses. Comme l'a dit mon professeur de circuits, 120VAC piqueront et 240VAC seront gravement blessés.

Maintenant que j'en sais plus sur ces tensions et leurs dangers, je suis confus au sujet de l'électricité et de sa sécurité. Je vois souvent des gens (dé) brancher des câbles d'alimentation dans des prises situées derrière un bureau ou un canapé sans avoir une vision claire de ce qu'ils touchent - parfois avec deux mains pour une meilleure prise en main, un non-non définitif dans mes laboratoires électriques à l'école. Quel est le danger, par exemple, de toucher un doigt sur les lignes chaudes et neutres? Les disjoncteurs d'une maison se gardent-ils vraiment de cela, ou le 120 / 240VAC n'est-il pas aussi dangereux que je le pense?

Les disjoncteurs ne suffisent pas à protéger la vie. Les disjoncteurs sont là pour empêcher le câble dans les murs de votre maison de fondre et éventuellement de prendre feu - les disjoncteurs et les fusibles ont pour fonction d'arrêter un incendie (ce qui bien sûr est également très dangereux pour la vie).

Pour le contact direct avec une partie CA sous tension, au Royaume-Uni, nous avons des dispositifs de courant résiduel (RCD) - ceux-ci "déclenchent" l'alimentation si le courant prélevé sur l'un des fils CA est différent du courant sur l'autre de ~ 20mA:

_{(source: diyhowto.co.uk )}

De toute évidence, un fusible ne serait pas utile, car le courant normal des appareils connectés à l'AC sera de dizaines ou plus d'ampères. Donc, si vous avez un appareil de 10 ampères et que vous touchez l' un des conducteurs AC, vous tirerez un courant de terre de peut-être 20mA et cela "déséquilibrera" le RCD et déclenchera l'alimentation.

Quant à toucher simultanément les deux terminaux, un scénario différent doit être envisagé. Je parle de systèmes d'alimentation en courant alternatif où un conducteur (parfois appelé neutre) est "terre", c'est-à-dire qu'il peut avoir une tension de seulement quelques volts à la terre - si vous n'avez touché que ce fil, il est très peu probable qu'il déclenche le RCD MAIS qui s'en soucie - ce n'est que quelques volts mis au mieux sur votre corps et pratiquement aucun courant ne circule. Si au lieu de cela vous avez touché les deux fils AC (sous tension et neutre), alors il y aura un courant de terre prélevé sur le direct qui est encore significativement supérieur au courant de terre du neutre et le RCD se déclenche.

Cela dit, tout cela ~ 20mA va toujours piquer même si ce n'est que pour 100 millisecondes. Sera-t-il mortel - peut-être pour les personnes souffrant de problèmes cardiaques, mais ces gens fouilleront-ils sous un bureau pour enfoncer aveuglément un connecteur dans une prise?

Pour les systèmes CA qui sont «isolés» de la terre, toucher un seul fil sera à peine perceptible, mais toucher les deux ne déclenchera pas un disjoncteur différentiel et vous serez en grand danger - le flux de courant passera directement par le corps et du conducteur au conducteur. conducteur. Heureusement, ces types d'installations ne sont pas très courants, mais certainement pas inconnus. La perte de la liaison terre neutre peut provoquer ce problème.

Dans certaines parties de l'Europe (je connais l'Allemagne et la France), les connecteurs sont fabriqués de manière à vous protéger contre les contacts accidentels avec le secteur, même si vous essayez fort, tout en travaillant avec le connecteur:

(l'image provient de wikimedia et du domaine public)

Cette prise particulière est utilisée en Allemagne. La France a un format légèrement différent (qui n'est pas compatible avec la fiche montrée dans l'image, mais avec une autre forme similaire de fiches) où la terre n'est pas sur les côtés (étiquetée «2» dans l'image) mais comme une épingle épaisse sortant de la prise.

Comme la prise est intégrée, il n'est pas possible de toucher les broches chaudes pendant le branchement ou le débranchement. Les seules pièces métalliques qui peuvent être touchées sont au potentiel de la terre et se connectent avant que les fils chauds ne se connectent.

La seule façon d'obtenir un choc avec un Schuko est de fourrer quelque chose de conducteur dans l'un des trous. Pour empêcher les petits enfants de faire cela, des incrustations de sécurité sont disponibles (et les barrettes d'alimentation sont souvent équipées d'une protection intégrée).

De plus, les RCD décrits par @Andy aka sont également utilisés.

Comme le commente @venny, les fiches minces à deux broches ( Europlugs ) n'ont de métal qu'à l'extrémité des broches.

Ce qui le rend sûr dans les maisons, les entreprises et les écoles: Rien ne rend le réseau électrique sûr, à part des directives de conception strictes appliquées par diverses normes nationales et internationales. Aux États-Unis, le NEC ou le National Electric Code dicte comment les maisons doivent être câblées et quels appareils sont autorisés et non autorisés à être utilisés. Il régit des choses comme la façon dont le câblage doit être exécuté, comment il doit être pris en charge, terminé, enfermé, quels types de fils sont autorisés pour un scénario, etc.

Pour un appareil électrique, qui peut être n'importe quoi, de la boîte de réception (boîte qui monte une prise) dans votre mur à un appareil comme un téléviseur doit se conformer à diverses normes. Ces normes ont été développées et maintenues par diverses agences privées et gouvernementales, beaucoup d'entre elles sont internationales telles que la CEI. Aux États-Unis, par exemple, les laboratoires des assureurs (UL) et l'administration de la sécurité et de la santé au travail (OSHA).

Ce qui vous protège, c'est la coopération entre les fabricants et ces différentes agences. Cela garantit qu'un appareil connecté à la tension secteur est sûr à utiliser dans son rôle prévu.

Où finit cette utilisation sûre: Une fois que vous commencez à travailler sur le secteur, par exemple, vous êtes un ingénieur développant une alimentation à découpage hors ligne, alors VOUS êtes votre propre agence de sécurité. Vous devez être prudent et suivre les précautions de base.

Quoi d'autre le rend sûr: l' éducation. Au début de la vie, on vous dit de ne pas vous en soucier. Aucune fourchette ou doigt collant à l'intérieur des prises, des douilles de lampe ou des grille-pain. Ceci est enseigné à la plupart des enfants à un âge précoce. Cependant, certains d'entre nous étaient un peu plus curieux et ignoraient ces enseignements. Cela nous a fait mal mais nous a conduits sur une voie fantastique pour devenir intéressés à en apprendre les écrous et les boulons.

Les disjoncteurs de fuite à la terre ne sont généralement utilisés que pour les circuits sur lesquels des appareils sont connectés à des emplacements humides. Tous les points de vente près d'un évier, comme dans une salle de bain ou une cuisine, auront des DDFT. Les prises situées à l'extérieur d'une maison doivent également être protégées par un DDFT. Mais N'ASSUMEZ PAS cela. Le mandat des GFCI est récent et de nombreuses maisons anciennes n'ont pas eu besoin ou n'ont pas pris la peine d'être rénovées.

Ils fonctionnent simplement en mesurant le courant des deux jambes. Le courant est toujours égal sur les deux jambes à moins qu'il ne sorte d'une manière ou d'une autre de l'appareil. Le GFCI détecte le déséquilibre et ouvre un disjoncteur.

Sur les utilisateurs choqués par les fiches: les fiches NEMA 5-15 de style américain sont généralement suffisamment sûres car les broches n'entrent pas en contact immédiat avec les contacts internes. À ce stade, l'écart est normalement trop petit pour que les doigts puissent s'insérer entre la face de la fiche et les broches. De plus, si vous remarquez que la face de la fiche est assez grande, ce qui augmente la distance entre le bord du visage et les broches.

Si vos doigts devaient traverser à la fois le chaud et le neutre, vous seriez choqué. En fait, vous auriez deux chemins pour le courant, chaud à neutre et chaud à la terre. À quel point ça fait mal? Dépend. Êtes-vous mouillé ou transpiré? alors peut-être que cela vous blessera beaucoup ou même vous tuera. Peau sèche? Ce pourrait être une piqûre rapide.

Autres pensées: 120V ou même 240V n'est pas si élevé quand on y pense. La puissance est transmise à un demi-million de volts sur des tours ou plus. Il est distribué localement à 2,4-28,8 kV sur des poteaux et peut parfois atteindre 69 kV. Ces tensions secteur sont un compromis entre confort et sécurité. Dans les grands systèmes commerciaux et industriels, les systèmes triphasés 277 / 480V sont courants. Au Canada, il était courant de voir des systèmes triphasés 600 V (également appelés systèmes 550 V ou 575 V, cela variait un peu). Ces tensions plus élevées étaient destinées à réduire la puissance d'un conducteur de la même taille.

N'oubliez pas que dans de nombreux cas (peut-être la plupart), lorsque quelqu'un entre en contact avec le courant de la maison, il n'est pas autrement mis à la terre. Le courant entre les doigts d'une même main est désagréable et dommageable s'il se poursuit (voir les vidéos de cuisson des saucisses de cette façon), mais pas mortel. Les situations très dangereuses sont le corps à corps ou le pied à main, où le courant traverse le cœur et peut perturber son rythme.

Jouant derrière un bureau ou tout ce qui est peu susceptible de mettre une main sur chacune des broches de la fiche. Donc, le grand risque est de trouver un autre terrain quelque part avec la seconde main - la plomberie, un radiateur mis à la terre, quelque chose avec un boîtier métallique connecté à la terre de sécurité. Certainement possible mais apparemment assez rare compte tenu des statistiques.

Il y a beaucoup de choses qui ne sont pas optimales mais que nous acceptons parce que les repenser serait plus difficile que nous ne voulons investir. Cela semble être l'un d'entre eux. Compte tenu de la base d'installation massive, il est plus facile d'installer des GFCI que d'essayer de remplacer quelques milliards de prises et les prises correspondantes.

(Re tension au toucher: mon grand-père rapporte que lorsqu'il effectuait la réparation de l'ascenseur, l'un de ses partenaires était un maniaque absolu qui contrôlait la tension d'un circuit en mettant une main en sécurité, en se léchant deux doigts de l'autre main. et en les faisant glisser rapidement à travers les bornes. La théorie était que ce contact mobile empêchait le risque de verrouillage qui pouvait se produire lorsque les muscles se contractaient dans une main qui agrippait un conducteur sous tension, et maintenait le contact suffisamment court pour ne pas endommager les tissus de manière significative. STUPIDE approche, mais cela démontre le point que j'ai fait valoir ci-dessus: si vous n'avez pas de courant dans le noyau central du corps et que la tension n'est pas dans la plage des kilovolts, une brève rencontre ne vous tuera probablement pas. Probablement. N'essayez PAS cela à la maison, les enfants!)

Ne présumez pas que 120V est "plus sûr" que 240V. Les deux peuvent tuer! Et il faut très peu de courant à ces tensions (c'est-à-dire que 1/10 ampère suffit pour l'électrocuter). Les disjoncteurs et les fusibles sont là pour empêcher les circuits de devenir surchargés, ce qui peut provoquer des incendies. C'est pourquoi des disjoncteurs ou des prises GFCI (disjoncteur de fuite à la terre) sont utilisés dans certaines zones comme les cuisines, la salle de bain, le garage et la piscine / le sauna où il est possible qu'un appareil branché puisse tomber dans l'eau. Ils ont une fonctionnalité supplémentaire pour aider à protéger les personnes contre les chocs électriques. Lorsqu'ils sont installés correctement, ils déclenchent (ouvrent) le circuit si des courants parasites supérieurs à 5 mA (1 / 200A) sont détectés. En ce qui concerne les fiches, ne manipulez jamais les pièces métalliques (électriquement conductrices) lorsque vous les branchez ou les retirez.

Les tensions d'alimentation sont un compromis. Des tensions plus élevées signifient plus de danger de choc et la capacité de l'électricité à "sauter" plus loin, mais des tensions plus faibles signifient des courants plus élevés, ce qui signifie des pertes plus élevées et plus de danger d'incendie.

Presque tout le monde a choisi des tensions secteur comprises entre 100V et 240V. Ces tensions sont suffisamment élevées pour maîtriser les pertes et les risques d'incendie tout en étant suffisamment faibles pour ne pas sauter très loin et pour que de nombreuses victimes de chocs survivent (même si elles ne sont en aucun cas garanties, ne partez pas en vous donnant des chocs hors du réseau)

Les fiches et prises sont conçues pour réduire le risque de toucher les broches lorsqu'elles sont sous tension. Les pays ~ 230 V du premier monde ont tendance à aller plus loin dans ce domaine que les pays ~ 115 V ou les pays moins développés.

Je doute qu'il existe des statistiques fiables sur la probabilité de décès par chocs électriques hors tension, car je suis sûr que la grande majorité des personnes qui survivent à de tels chocs ne les signalent pas officiellement, mais de manière anecdotique, la plupart des électriens à qui je parle indiquent qu'ils ont eu à au moins un choc hors tension dans leur carrière tandis que les décès par choc électrique sont à un niveau d'une poignée par an au Royaume-Uni (où j'habite).

N'oublions pas que les alternatives à l'électricité comme les bougies et l'éclairage au gaz ne sont pas non plus sans risque.