Áram története

Mindennap használjuk, még sincs fogalmunk az elektromos áram működéséről. Annyi megvan, hogy drótokon viszik a villanyoszlopok között – és a madár nem hal bele, ha ráül –, a lakásba villanyszerelő viszi be a falba ágyazott vezetékeken, és a gyakorlatban konnektorok végében található. No de miből van? Mire használjuk? Mi történik áramszünet vagy zárlat esetén? Miért halunk bele az áramütésbe, és egyáltalán: mióta használjuk ezt a méregdrága csodát? D. Attila FAM-vizsgával rendelkező villanyszerelőt, érintésvédelmi szakembert kérdeztük mindezekről. 

Honnan jön mégis az áram? Valaki még mindig teker egy óriási biciklit, mint a mesékben?

Az áram valójában a természetben előforduló dolog. Épp ezért nincs feltalálója sem. A villámcsapásban ott az elektromosság, ahogy az egymáshoz súrlódó anyagok közt kipattanó szikrákban is. Ezt pedig már egészen korán felismertük: az ősember őrizte a villámcsapás után kialakult tüzet, az ókori görögök pedig egy állat bundáját dörzsölték egy bizonyos fagyantához, s így statikus energiát nyertek.

Innen hogy jutottunk el odáig, hogy vezetékeken jön az áram?

Nagyon sok tudós munkáján keresztül. William Gilbert angol orvos azt tanulmányozta, egyes anyagok milyen erővel hatnak egymásra, és meg tudta különböztetni az áramot vezető anyagokat a nem vezetőktől. Thomas Browne ezt már le is írta, megalkotva az elektromosság szót. Benjamin Franklinnek nagyon sokat köszönhetünk. Az áram megszerzésével, megtartásával is sokat kísérletezett. Például fogott egy dróttal megerősített papírsárkányt, amihez hozzákötözött egy vizes kötelet, a végére fémkulcsot kötött, majd ezt az egészet felengedte viharban a villámok közelében. Ekkor az ő jóvoltából már tárolni tudtuk az áramot, de előállítani nem. 

Mi történt ezután?

Alessandro Volta olasz fizikus jött rá, hogy ha két különböző, érintkező fémet folyadékba merítünk, áram keletkezik. A ma használt savas akkumulátorok is hasonló lapelven működnek, azaz kémiai úton állítanak elő áramot, nem mozgás révén. 1831-ben Michael Faraday angol fizikus feltalálta a dinamót, azaz már mozgással tudtunk áramot fejleszteni. A világ első elektromos erőművének megépítése és az első izzólámpa szabadalmaztatása már Thomas Alva Edison nevéhez fűződik. Nagy ellenfele – ne feledjük a villamosszék feltalálásának és az elefánt megölésének történetét –, Nicola Tesla már a váltóáram mellett tette le a voksát, és kereskedelmi jellegűvé alakította az áramot. Az őt alkalmazó Westinghouse már vízerőművet működtetett, és kiépített egy viszonylag biztonságosan működő elektromos hálózatot. Ma már pedig szinte észre sem vesszük, mennyi mindenhez használunk áramot, méghozzá biztonságosan. A FAM-ot, azaz a feszültség alatti munkavégzést egy magyar mérnök, dr. Csikós Béla találta fel, neki is nagyon sokat köszönhetünk.

Miért pont az áram lett ilyen sok működés alapja?

Mert könnyen és nagyobb veszteség nélkül szállítható. Így is akadnak komplikációk, de tulajdonképpen csak kihúzzuk a vezetéket, ahová szeretnénk, és jön az áram. 

És most milyen módszerrel állítjuk elő az elektromos áramot?

Léteznek vízerőművek, hőerőművek, atomerőművek, szélerőművek, ezekben generátorok csinálják az áramot. Vízerőmű a Dunán főként Szerbiában van, ilyen a Zvornik vagy a Blasina. Európa egyik legnagyobb vízerőműve Szerbia és Románia határán Vaskapu I. néven működik. Magyarországon meglehetősen sok hőerőmű található, jellemzően szénbányák közelében. Ugyanis a kívánt hőt szén, ma már inkább fa vagy gáz elégetésével nyerik. Az atomerőmű a legveszélyesebb, a maghasadáskor keletkező hőt, később gőzt használja áramtermelésre, ez itthon ugye Pakson valósul meg. 

Mi a helyzet a megújuló energiákkal?

A vízerőművek mellett szélerőműveket is működtetünk. Alternatív energiaforrásokat is igénybe veszünk, így épültek naperőművek, de létezik a bioenergia és a termálenergia is. Aztán ezt a különböző, kisebb-nagyobb transzformátorokkal megszakított vezetékhálózat szállítja. 

Ebből én csak a vezetéket látom, ami bejön a házamba. Annak milyen részei vannak?

Egyrészt jön benne a fázis (ez az, ami ráz, a részecskék szabadon áramolnak), a nulla és a földelés. Az áramról tudni kell, hogy ő semmi mást nem akar, mint haladni, a lehető legkisebb ellenállás irányába. Amikor velünk találkozik, azért van baj, mert mi, emberek, nem vagyunk szabályos vezetők, nem vagyunk vele egyenpotenciálon. Ez pedig – nagyon egyszerűen fogalmazva – nem tetszik sem az áramnak, sem nekünk, akik ugye nagyrészt vízből vagyunk, ami vezeti az áramot. Amikor átmegy rajtunk, mi válunk vezetővé, ezért olyan fontos, hogy például milyen cipő van rajtunk. Az áram – főleg, ha akadálytalanul áthaladhat rajtunk a föld felé – az izmainkat a belépőponttól kezdve görcsbe rántja, égést okoz, nem is beszélve a szívritmuszavarokról. Ha csak az árammal érintkezünk, de minden egyéb részünk a levegőben van, akkor nem lesz bajunk, ezért marad életben a madár a vezetéken ülve. Egyenpotenciálon marad vele. 

Mindig, minden vezetéken?

Ezalól persze kivételt jelentenek a nagyfeszültségű vezetékek, ott a levegő is vezetheti az áramot, vagy épp kisülés történik. Ilyen vezetékekhez nem kell hozzáérni, elég csak a közelükbe kerülni ahhoz, hogy végzetes legyen a kaland.

Tehát ez a veszély nem fenyeget, ha a drót közelébe kerülök, amiben az áram jön a lakásba?

Nem, mert az egyrészt nem magasfeszültségű, másrészt abban az áram és a nulla mellett van védőérintkező. A régi kétvezetékes rendszerek még veszélyesek voltak, történtek is balesetek, de ma már csak a háromvezetékes rendszer az elfogadott.

Zárlat vagy áramszünet mitől keletkezhet?

Zárlat esetén a biztonsági berendezés megszakítja az áramkört, azaz az áram útját lezárja. Áramszünetnél a fázis valahol meg van szakítva, így nem érkezik el fogyasztókhoz. Az áramszolgáltató javító, karbantartó munkáknál le vagy kiszakaszolja az egyes részeket. Ez a tervezett áramszünet a szolgáltató felől. Zárlat lehet földzárlat (testzárlat) és fáziszárlat is.

Előbbi azt jelenti, hogy vagy ember kerül az áram útjába, és azért zár le a rendszer, vagy a fázissal történik valami? Mi okoz leggyakrabban fáziszárlatot?

Testzárlat esetén a fázis kerül a hűtő, mosógép fémvázára, amit mi meg tudunk érinteni. A fogantyú teteje, oldala ráz. Fáziszárlatnál két fázis találkozik. Ez csak ott történhet meg, ahol be van vezetve a három fázis. Nálunk a villanymotorok tekercsének összeégésénèl a leggyakoribb.

Akkor mit jelent a földelés?

A védőföld valójában egy horgonyzott vasból készült földelő szonda, amit meghatározott helyen (általában a villanyóra közelében), illetve mélységig ütnek le a földbe. Családi házaknál 10 ohm alatt kell lennie a védőföld-érintkezőnek, és akkor mondhatjuk, hogy a rendszer biztonságos. 

Miért is?

Baj esetén zárlat keletkezik, ahol megáll az áram terjedése. Ez az első védelem. A másik pedig az, hogy a földelés visszavezeti az áramot a földbe. Emellett még léteznek védőrendszerek, amiket mi, szerelők, alkalmazunk. Azt is szigorúan szabályozzák, hogy mekkora vezetékre mekkora áramot adhatunk ki. Különben egy rossz alulméretezés elég, és leég a ház. Az elektromos tüzet pedig nagyon nehéz oltani, ezért is sorolják a tűzoltók a legveszélyesebbek közé. Viszont egy normálisan megépített, jól méretezett elektromos hálózatú, terhelésmegszakítókkal megfelelően ellátott ház (amiben megfelelő eszközöket használnak) nem gyulladhat ki. 

Akkor sem, ha belenyúlok a konnektorba?

Attól függ. Ha egy szöget fogsz a kezedben, és pont beletalálsz a fázisba, akkor az áram megráz.

A másik lyukban mi van?

A nulla.

És abból nem jön a 220 volt?

Abból nem. De ránk igazából nem a voltok jelentenek veszélyt, hanem az amperek. Ez az áramerősséget jelenti. Az amper nélküli vezetékhálózathoz hozzáérve megüt ugyan az áram, fájdalmat okoz, de nem öl meg. Így működnek az állatokat egy helyen tartó villanypásztorok. Azokban nincs amper, a lakásban lévő hálózatban persze van. Ez az, ami valójában meghatározza a védelmet is. Tehát maximum egy fázisceruzát szabad a konnektorba dugni, és azt is inkább nekünk, szerelőknek.