Pohjois-Amerikassa laitteen pistoke, jossa on kolme nastaa, tarkoittaa, että laite on suunniteltu maadoitetuksi. Maadoitus on pähkinänkuoressa 3-napaisen pistokeliitännän tehtävä, mutta mitä se itse asiassa tarkoittaa?
Olet luultavasti kuullut, että se on kotitalouspiireihin sisäänrakennettu turvaominaisuus, mutta jos maadoitus on turvallisuuden kannalta niin tärkeää, miksi joissakin uusissa laitteissa on 2-napaiset pistokkeet 3-napaisten sijaan? Spoileri-ilmoitus: Se, että tapit ovat erikokoisia, antaa vihjeen tähän kysymykseen.
Astiat ovat muuttuneet huomattavasti sen jälkeen, kun Harvey Hubble esitteli ensimmäisen irrotettavan pistorasian vuonna 1903. Ennen sitä ei ollut käytännöllistä tapaa kytkeä ja irrottaa lamppu tai laite väliaikaisesti virtapiiristä. Hubblen ulostulo muuttui vähitellen NEMA 5-15 -liitäntään, joka on nykyinen standardi 3-napainen pistoke- ja lähtöyhdistelmä 120 voltin piireille.
Pistorasiat, kytkimet, lampunjalat ja muut yleiset laitteet on suunniteltu vaihtovirtapiireihin, koska kaikki asuin- ja kaupallinen valta Pohjois-Amerikassa - samoin kuin muualla maailmassa - tulee induktiosta generaattorit. Vaihtovirralla on erilaiset ominaisuudet kuin tasavirralla, ja se on ollut vallitseva siitä päivästä lähtien, jolloin hehkulamppu oli täydellinen.
Sähköverkon aamunkoitto
Hehkulampun kehitys alkoi vuonna 1806 ja jatkui 1800-luvulla, kunnes Thomas Edison ja hänen kollegansa täydensivät sitä enemmän tai vähemmän vuonna 1879.
Hehkulamppujen kysyntä ylitti välittömästi kenenkään kyvyn tuottaa sähköä heille, ja tarve voimalaitoksille kävi ilmeiseksi. Näin alkoi taistelut tasavirta- ja vaihtovirta-asemien kannattajien välillä - pieni pala historiaa, joka tunnetaan nimellä virtausten sota.
Edison ja hänen tukijansa olivat selvästi DC-sähköntuotannon puolella, ja vastakkaisella puolella oli Serbian insinööri Nikola Tesla, joka oli ollut Edisonin työntekijä. Teslan leiri voitti päivän, ja yksi ensimmäisistä vaihtovirtageneraattoreista tuli verkkoon Niagara Fallsiin vuonna 1892. Vaihtovirran tuotanto oli osoittautunut halvemmaksi tuottaa ja taloudellisempi kuljettaa kuin tasavirta.
Varhaiset vaihtovirtalaitteet olivat maadoittamattomia ja järkyttäviä
Vaihtovirran tuottaminen perustuu induktiogeneraattoriin, joka koostuu pääosin pyörivästä kelasta magneettikentässä. Johtimen läpi kulkeva virta kääntyy itsestään jokaisella kierroksella.
Tämä tarkoittaa, että kelanapojen ja kaikkien niiden välisten hehkulamppujen välillä virtaava sähkö ei virtaa suoraan yhdestä terminaalista muu kuin tasavirta, mutta päinvastoin kääntyy jatkuvasti, virtaamalla kohti yhtä terminaalia puolisyklin aikana ja toista kohti toisen puoliskon aikana sykli.
Positiivisten ja negatiivisten napojen sijasta vaihtovirtapiirissä on kuumia ja neutraaleja. Kaikille vaihtovirtapiirin sähkölaitteille kuuma liitin on kytketty virtalähteeseen, ja neutraali napa on se, joka palauttaa virran takaisin generaattorille.
Jos katkaiset virtapiirin, kuuma terminaali pysyy jännitteisenä, mutta neutraali napa kuolee. Jos kosketat kuumaa terminaalia, saat järkytyksen, mutta et tunne mitään, jos kosketat neutraalia terminaalia.
Kun voimalaitokset tulivat verkkoon, kodeissa kaikkialla Pohjois-Amerikassa sähköistettiin ja pesukoneista, pölynimureista ja sähköisistä jääkaapeista tuli nopeasti saataville. Iskut olivat kuitenkin yleisiä. Johdot, kytkimet ja pistorasiat eristettiin sähköllä, mutta eristys repeytyi, halkesi tai kului, jolloin paljaat johtimet koskettivat ihmisten koskettamien laitteiden osia. Tulipalot olivat yleisiä kuluneen eristeen ja löysien liitosten takia.
Kuinka maadoitus auttaa?
Oletetaan, että henkilön tulisi koskettaa jännitteistä kuumaa johtoa tai kytkintä, joka on kosketuksessa kuuman langan kanssa. Jos henkilö jotenkin kellui ilmassa tai vastaavasti käytti sähköeristettyjä kenkiä, mitään ei tapahtuisi. Jos henkilö seisoisi maassa paljain jaloin, sähkö virtaa henkilön kehon läpi maahan, joka on suurin käytettävissä oleva sähköallas.
Ihmisen sydämen pysäyttäminen vaatii vain kymmenesosan virrasta (100 mA), joten kohtaaminen voi hyvinkin olla kohtalokas.
Mieti nyt, onko sähköllä jo kyseinen tie käytettävissä johtavan johdon kautta. Lanka tarjoaa pienemmän impedanssin polun maahan kuin ihmiskeho. (Impedanssi mitä AC-piireihin mitä vastus on DC-piireihin).
Sähkö valitsee aina pienimmän vastuksen (impedanssin) polun, joten henkilö, joka koskettaa kuumaa johtoa, ei saa iskuja - tai ainakaan, ei yhtä iskuja. Se on maadoituksen perusajatus.
Maadoitus on hyvä myös sähkölaitteille. Jos oikosulku tapahtuu kuluneen eristeen, löysien liitosten tai rikkoutuneen laitteen, maan johdosta johto tarjoaa vaihtoehtoisen polun sähkölle, joten se ei palaa virtapiiriä ja käynnistä a antaa potkut. Jälleen tämä toimii, koska maadoitusreitin impedanssi on pienempi kuin piirin läpi kulkeva.
3-nastainen pistoketoiminto
Piirin maadoituspolku ei ole kovin hyvä, jos sinulla ei ole tapaa muodostaa yhteyttä siihen, ja se on 3-napaisen pistokkeen kolmas tappi. Pistoke liitetään virtajohtoon, joka puolestaan kytketään käytössä olevaan sähkölaitteeseen, olipa kyseessä sitten tyhjiö, tehosekoitin, moottorisaha tai työvalaisin. Laitteen piiri on kytketty niin, että kaikki on kytketty sen maadoitusliittimeen.
Maadoitusliitin liitetään rakennuksen virtapiirin maadoitusjohtimeen pistokkeen maadoitustapin kautta. Jos laitteessa on 3-nastainen pistoke, älä koskaan ohita kolmatta nastaa katkaisemalla se tai käyttämällä 3-nastaista 2-nastaista sovitinta. jos teet tämän, käyttämäsi laite ei ole maadoitettu ja voi olla vaarallinen.
3-napaiset pistokelangan värit eivät ole samat kaikkialla maailmassa, mutta ne on standardoitu kaikkialla Pohjois-Amerikassa, mukaan lukien Kanada, Yhdysvallat ja Meksiko. Kansallisessa sähkölainsäädännössä (NEC) määritetään neutraalin johdon väriksi valkoinen, mutta se ei aseta mitään vaatimuksia kuumalangan tai maadoitusjohdon väreille. Siitä huolimatta on noudatettu tarkasti käytäntöä käyttää punaista tai mustaa kuumana johtoon ja vihreää maadoitusjohtoon. Maadoitusjohdot jätetään myös yleensä paljaiksi.
Miksi joissakin laitteissa on 2-nastaiset pistokkeet?
NEC alkoi vaatia maadoitettuja piirejä pesutiloissa vuonna 1947 ja laajensi vaatimuksen useimpiin muihin paikkoihin vuonna 1956. Muutos teki 2-napaiset pistokkeet ja pistorasiat paitsi vanhentuneiksi. Ainoa kerta, kun pystyit asentamaan 2-napaisen pistorasian, oli silloin, kun vaihdoit olemassa olevan. Kaikkien uusien myyntipisteiden oli oltava 3-napaisia.
Silti tänään on tavallista nähdä uusia pistorasioita, joissa on vain kaksi paikkaa ja virtajohdot uusissa laitteissa, joissa on vain kaksi piikkiä. Jos kuitenkin tarkastelet näitä tarkasti, huomaat eron, joka erottaa ne vanhentuneista, ennen vuotta 1947 valmistetuista 2-napaisista pistokkeista ja pistorasioista. Yksi piikkeistä on suurempi kuin toinen, mikä tarkoittaa, että pistoke mahtuu pistorasiaan vain yhdellä tavalla. Nämä pistokkeet ja pistorasiat ovat polarisoitunut. Koska et voi muuttaa pistokkeen suuntaa pistorasiassa, et voi kääntää napaisuutta.
Polarisoidussa lampussa tai laitteessa kuuma johdin kytketään kytkimen yhteen napaan ja sisäinen piiri toiseen päätelaitteeseen, joka puolestaan kytkeytyy neutraalijohtimeen. Kytkin on eristetty muusta piiristä, joten kun se on auki, mikään ei voi joutua kosketuksiin kuumalangan kanssa.
Jos pistokkeessa ei ole erikokoisia koukkuja, pystyt kääntämään napaisuuden kääntämällä sen ylösalaisin. Kuuma johto olisi kosketuksessa piirien kanssa, ja laite voi mahdollisesti aiheuttaa sinulle iskun. Koska et voi kääntää pistoketta tai napaisuutta, maadoitus ei ole tärkeä turvaominaisuus, eikä pistoke tarvitse maadoitustappia.
Erilaiset pistorasiat
Tähän mennessä keskusteltu 3-napainen pistoke on suunniteltu 120 voltin piireille ja käsittelemään jopa 15 ampeeria virtaa. Se on NEMA 5-15 -liitin, jossa NEMA on kansallinen sähkövalmistajien liitto. Tässä pistorasiassa on aukot kolmelle nastalle, mutta kuuma ja neutraali nastan aukko ovat erikokoisia, joten sitä voidaan käyttää polarisoidun pistokkeen kanssa.
NEMA 1-15 on 2-napainen, polarisoitu versio tästä pistokkeesta. 3-napaiset pistokkeet Pohjois-Amerikan ulkopuolella eivät välttämättä ole NEMA-standardien mukaisia, ja niillä on yleensä erilaiset nastakokoonpanot.
NEMA 5-15 -maadoitetun pistokkeen mielenkiintoinen piirre on, että maadoitusnasta on noin 1/8 tuumaa pidempi kuin kaksi muuta. Logiikan takana on, että kun kytket jotain pistorasiaan, maadoitusnasta on ensin kosketuksessa, joten sinulla on aina maasuojaus. Monet ihmiset asentavat NEMA 5-15 -liitännän maadoitustapilla kahden muun alapuolelle, mutta se on ylösalaisin. Maadoitusnastan tulee olla päällä, jotta ylhäältä putoavat osat eivät pääse kosketuksiin johtavien tappien kanssa.
120- ja 240-voltin sovellusten käsittelemiseksi on olemassa koko luettelo NEMA-pistokekokoonpanoista. Joissakin 120 voltin piireissä on kaksi nastaa ja joissakin kolme. 240 voltin piirien liittimissä ja liittimissä on yleensä neljä nastaa, koska näissä piireissä on kaksi kuumaa johtoa, nollajohdin ja maa.
Muuten, näet usein 120 voltin pistokkeita ja laitteita, joissa on 125, 115 tai 110 volttia ja 240 voltin merkintöjä 250, 230 ja 220 volttia. Nämä kaikki tarkoittavat olennaisesti samoja asioita. Linjajännite Pohjois-Amerikassa on nimellisesti 240 volttia, joka on jaettu kahteen 120 voltin jalkaan asuinpaneelissa. Eri vaihtoehtoiset jännitteet johtuvat voimajohtojen vaihteluista ja jännitteen pudotuksista piirikuormituksen ja etäisyyden vuoksi paneelista.
GFCI-astiat tarjoavat maasulkusuojauksen
Monet Pohjois-Amerikan asunnot rakennettiin ennen kuin NEC vaati piirin maadoitusta, ja niiden maadoittamattomat piirit ja vanhentuneet 2-napaiset myyntipisteet ovat "vanhempana". Se on itse asiassa haittaa, koska useimmissa moderneissa laitteissa on joko 3-napaiset pistokkeet tai polarisoidut yhdet. Vaikka on turvallista kytkeä 2-napainen pistoke 3-napaiseen pistorasiaan, päinvastoin ei ole totta, ja se jättää laitteen ilman maasuojausta.
Helpoin ratkaisu on asentaa maasulkupiirin katkaisijat (GFCI) pistorasioihin talon alueille, jotka tarvitsevat maadoitettuja pistorasioita. GFCI: ssä on sisäinen katkaisija, joka laukaisee aina, kun ulostulo havaitsee epänormaalin virranmuutoksen, joka johtuu siitä, että joku koskettaa elävää kosketinta seisoessaan vedessä. GFCI voi estää sähköiskun, mutta se ei suojaa herkkiä laitteita virtapiikeiltä, eikä se ole täydellinen maadoituksen korvike.
GFCI: n tapit ovat vakiona NEMA 5-15 -kokoonpanossa, mikä tarkoittaa kahta pystysuoraa aukkoa, joista kumpikin on erikokoinen, ja puolipyöreää maadoitusrakoa. Et yleensä tarvitse enempää kuin yhden GFCI: n per piiri, koska mikä tahansa GFCI suojaa laitteita, jotka on kytketty sen jälkeen piiriin. Siksi voit suojata koko piirin vaihtamalla piirin ensimmäisen ulostulon GFCI: llä.