Может ли убить зарядка от телефона в ванной

Вы наверное часто встречали в новостных заголовках информацию о том, что в той или иной стране, человек погиб от удара током, разговаривая по сотовому телефону в ванной.
Телефон при этом был естественно подключен к зарядному устройству в ближайшей розетке.

Вообще с появлением полностью влагозащищенных смартфонов, такие случаи только участились.

Если раньше человека останавливал страх испортить свой гаджет, уронив его в воду, то теперь и этого не боятся.

можно ли разговаривать и пользоваться смартфоном в ванной

У многих неосведомленных в электрике, появляется закономерный вопрос: «Как такое вообще возможно?». Общеизвестно же, что USB зарядка выдает напряжение всего 5 вольт.

В то же время, согласно правил ТБ, даже в помещениях с повышенной опасностью разрешается прокладывать проводку до 42В! Как же обычная зарядка может навредить человеку?

Закон Ома в ванной комнате

Все дело в том, что usb зарядник не всегда выдает эти самые 5В. И при определенных обстоятельствах, напряжение в зарядке может подскочить. Чтобы понять причину, как заряжающийся смартфон может убить человека в ванне, придется вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома.

Данная формула является чуть ли не фундаментальной для всей электрики. Согласно ей — ток в цепи, напрямую зависит от приложенного напряжения, и имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. То есть, чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем больше сила тока.

По аналогии к нашему случаю, эту формулу можно перевести в следующую наглядную зависимость:

Начнем в первую очередь с причины смерти — с тока. Да, да, убивает именно ток, а вовсе не напряжение. При определенной величине силы тока, происходит фибрилляция сердца и его паралич.

Какой это должен быть ток? Вот таблица, широко известная всем электрикам:

Гарантировано убивает ток в 100мА. Но это в нормальных условиях. Для человека лежащего в ванне, при определенной ситуации вполне хватит значения более 30мА.

Поэтому то в электрощитки для защиты человека, и устанавливают чаще всего именно УЗО на 30мА.

Хотя для ванной комнаты, специалисты рекомендуют устанавливать устройства защитного отключения с током на 10мА.

Все что выше (100мА, 300мА) считается в первую очередь уже противопожарной защитой. И подобные УЗО на розетки лучше не ставить.

Ваши мышцы при токе более 30мА (даже постоянном), начинают непроизвольно сокращаться, дыхание сбивается и вы можете элементарно утонуть в ванне. Поэтому и будем исходить из этой расчетной величины.

То есть, будем считать, что если ток от зарядника превысит величину в 30мА, ванна автоматически превратится в электрический стул.

Некоторые внимательные пользователи, читающие всякие надписи на девайсах, обратят внимание — как же так, на блоке питания ведь четко указано, что при 5V он выдает ток в целых 2 Ампера!

Значит согласно вышеприведенной табличке, такая штука должна наповал убивать любого. Но дело в том, что ток в цепи является не причиной, а следствием. То что указано на блоке питания, это его максимально возможное значение, которое он способен выдать без вреда для себя. То есть, грубо говоря не сгорит и будет исправно работать длительное время.

А какой же ток при этом пойдет через человека? Именно той величины, который диктует закон Ома. Он будет зависеть от сопротивления человека и напряжения выдаваемого блоком питания.

Сопротивление тела человека

Наше тело — это в первую очередь не мышцы, а вода, которая замечательно проводит ток. Но эта водичка надежно спрятана под кожей, сопротивление которой весьма высоко. И более того, в разных местах у разных людей, данные будут очень сильно отличаться.

Например, сопротивление между сухих ладоней человека может достигать 10мОм (десять мегом). Это очень большая величина.

Но если при этом вы увеличиваете площадь контакта, то это же сопротивление сразу уменьшается в сотни раз.

Кроме того, если на вашем теле есть какие-то ранки или порезы, это еще в несколько раз снизит вашу защиту.

Это то же самое, что и провод в изоляции, у которого в одном месте будет случайный надрез от ножа. Аналогично и с вашей кожей. При любой утечке, весь ток устремится именно в эту точку.

А теперь представьте себе ванну, где ваше мокрое, размякшее тело полностью находится в контакте с водой. Как вы думаете, какое сопротивление оно будет иметь?

Чтобы не гадать, это дело можно легко измерить мультиметром. Конечно результат в каждом случае будет индивидуальным, но сильно выбиваться из общей картины не станет.

Только при замерах не повторяйте эксперименты обладателей премии Дарвина.

Как поговаривают, моряк ВМС США, однажды решил замерить свое «внутреннее сопротивление» без погрешности, которую дает кожа.

С этой целью он целенаправленно проткнул острыми щупами мультиметра подушечки пальцев и получил смертельное поражение, всего лишь от батарейки в 9 вольт. Ссылка на англо-язычный источник данного случая — здесь.

Мы же в ванной измерять сопротивление будем между сливом и рукой.

При опущенной руке в воду, цифры показывают значение около 1кОм.

При этом не стоит забывать про наличие мозолей и грубость кожи. У девушек, которые получше заботятся о своих руках чем парни, это сопротивление еще ниже.

И все это при условии чистой воды. В ситуации с грязной или мыльной от шампуня, данные замеров будут значительно отличаться. Но мы берем идеальные условия.

Исходя из всего этого, для дальнейших испытаний опасных для жизни, условное тело человека заменяем резистором в 1кОм.

Конечно он не вполне учитывает реальные составляющие сопротивления человеческого тела, но для понимания самого процесса сгодится и такой вариант.

Подставляя полученные данные в формулу, наблюдаем следующую пропорцию:

То есть, чтобы через человека лежащего в ванной пошел ток в 30мА, напряжение согласно закону Ома, должно быть равно всего лишь 30 Вольт.

Сколько вольт может выдать зарядка — опасные блоки

И тут встает самый главный вопрос. Откуда взяться такому напряжению в заряднике, на котором четко написано — 5V. Для начала не мешает вспомнить устройство блока питания.

Все современные зарядные устройства являются импульсными. Очень грубо их схему можно представить следующим образом:

Сетевое напряжение 220В выпрямляется диодным мостом и сглаживается всякими фильтрами. В результате получается очень высокое и постоянное напряжение.

Далее это напряжение при помощи каскада транзисторов преобразуется в высокочастотный сигнал и подается на импульсный трансформатор. В нем происходит понижение и через еще один фильтр мы получаем на выходе, те самые постоянные 5V.

И это мы еще не рассматриваем современные устройства, с так называемой быстрой зарядкой. У них напряжение, которое выдает блок питания при почти полностью разряженном телефоне, вовсе не 5В.

Стандартов там несколько, и все они основаны на том, что на начальном этапе, зарядка либо увеличивает силу тока, либо подаваемое напряжение. Причем в разы. Например у технологии Qualcomm Qiack Charge, зарядка может выдать до 20 вольт!

Но мы по-прежнему будем рассматривать стандартные устройства с 5 вольтами на выходе, дабы показать вам, что и они опасны.

Высоковольтная часть схемы зарядного устройства гальванически развязана от низковольтной при помощи импульсного трансформатора. Провода связаны между собой только индуктивно.

Получается, что высокое напряжение никак не должно попасть в низковольтную часть. При двух НО:

если не повреждена изоляция

если блок питания не упал в лужу

В случае с ванной комнатой нам даже лужа не нужна.

Повышенная влажность и конденсат очень сильно снижают изоляцию всей схемы. А еще в трансформаторе зарядника, не всегда между витками первичной и вторичной обмотками есть слой скотча или изоленты.

Если одна обмотка просто намотана поверх другой, то их разделяет всего лишь слой лака толщиной в несколько микрон. И при перегреве или импульсных помехах в сети, есть большая вероятность пробоя.

Стоит также учитывать влияние флюса, который зачастую остается на плате после пайки. Кислотный флюс при попадании на него воды, образует электролит, который здорово проводит ток.

Кроме всего этого, есть еще один элемент цепи. Это конденсатор, который связывает две обмотки между собой. Он необходим для гашения помех и от его качества зависит безопасность всего блока питания.

Некачественный конденсатор может пробить полностью, и тогда сетевое напряжение просочится на низковольтную сторону.

Видите как много опасностей запрятано в этом маленьком блочке.

Эксперимент в ванне

Чтобы проверить все эти предположения, можно элементарно замерить напряжение между выходом с зарядника и землей, то есть ванной.

Даже если взять абсолютно разные модели по ценовой категории, у большинства из них данное напряжение будет больше 30 Вольт. А у некоторых доходить и до 80!

Неужели так легко подтверждается смертельная опасность блоков питания? Не совсем так.

Если в эту же саму цепь добавить сопротивление, которое имеет наше тело погруженное в ванну (R=1кОм), то получится совсем ничтожная величина силы тока в пару сотых миллиампера.

Это в более чем тысячу раз меньше опасного порога. Что же это получается - закон Ома перестал работать? Куда же делись наши 80 вольт?

Дело в том, что при замыкании цепи с резистором, напряжение тут же падает до ничтожных значений (около 1 V). Потому что та дыра в защите блока питания, через которое у нас "вытекает" сетевое напряжение, не пропускает большой ток, и напряжение согласно закону Ома о полной цепи, просто снижается.

Это означает, что исправный сухой зарядник с конденсатором нормального качества абсолютно безопасен.

Нормальные конденсаторы сейчас стараются ставить даже китайцы. И при выходе его из строя, он просто превращается в разрыв цепи. Но если вам попалась "дешманская" модель и конденсатор при неисправности превратился в перемычку, то быстрый конец придет, как заряжающемуся смартфону, так и вам.

Подобное может случится, например при грозе. При попадании молнии за несколько километров от вашего дома в линию электропередач, по ней пойдет импульс перенапряжения, который как раз таки достигнув розетки, и подпалит вашу зарядку.

Защиту от этого уже давно придумали в виде УЗИП. Но почему-то такие аппараты защиты еще не так распространены, как те же реле напряжения или УЗО.

Но возвращаясь к "нашим баранам" - если все элементы будут целыми и ничего не выйдет из строя, что же тогда может убить? А убивает элементарно мокрый зарядник.

При этом отсыревшая плата от конденсата, по сути являющегося дистиллятом, еще не так опасна. Ток здесь навряд ли превысит минимальный порог в 30мА.

Но вот если брызги воды попадут напрямую в корпус, тогда ждите беды.

В этом случае ток опасной величины пройдет через зарядку, ваше тело, ванну и уйдет в землю.

Заземление и защита УЗО

Раньше ванна имела непосредственный контакт с землей через металлические трубы. Сегодня при широком использовании пластика, ванну заземляют напрямую от щитка. Делается это в целях безопасности и уравнивания потенциалов всех металлических предметов в ванной комнате.

По-хорошему, при такой утечке с мокрым зарядником, у вас должно сработать УЗО. Но это если вы его смонтировали на ванную комнату или отдельную розетку в ней.

Именно это устройство обеспечит вашу максимальную безопасность. Даже при отсутствии заземления. Ему главное увидеть разницу токов в нулевом и фазном проводе, которая сразу появляется при утечке.

Исходя их всего вышесказанного, давайте сделаем главные выводы. Зарядка USB с напряжением всего 5В, действительно может убить вас в ванной и для этого должны совокупно сложиться несколько факторов:

1Ваша ванна заземлена металлической трубой или отдельным проводом.

При этом в электрощитке в обоих случаях отсутствует УЗО. Не думайте, что акриловая ванна вас спасет. Она также не безопасна. Утечка тока в ней может случится как по трубам, так и непосредственно по мыльной воде.