Bagaimana Cara Kerja Steker 3-Pin?

Di Amerika Utara, steker alat yang memiliki tiga pin menandakan bahwa alat dirancang untuk diarde. Pembumian adalah fungsi dari koneksi steker 3-pin secara singkat, tetapi apa artinya sebenarnya?

Anda mungkin pernah mendengar bahwa ini adalah fitur keselamatan yang terpasang di sirkuit perumahan, tetapi jika pembumian sangat penting untuk keselamatan, mengapa beberapa peralatan baru dilengkapi dengan colokan 2-pin, bukan yang 3-pin? Peringatan spoiler: Fakta bahwa pin memiliki ukuran yang berbeda memberikan petunjuk untuk jawaban dari pertanyaan ini.

Wadah telah banyak berubah sejak outlet pertama yang dapat dilepas diperkenalkan oleh Harvey Hubble pada tahun 1903. Sebelum itu, tidak ada cara praktis untuk menyambung dan memutuskan sementara lampu atau alat dari sirkuit listrik. Outlet Hubble secara bertahap berubah menjadi outlet NEMA 5-15, yang merupakan kombinasi steker dan stopkontak 3-pin standar yang digunakan saat ini untuk sirkuit 120 volt.

Stopkontak, sakelar, alas lampu, dan perangkat umum lainnya dirancang untuk sirkuit AC karena semua tempat tinggal dan kekuatan komersial di Amerika Utara – serta di setiap bagian dunia lainnya – berasal dari induksi generator. Daya AC memiliki karakteristik yang berbeda dari daya DC, dan telah mendominasi sejak hari bohlam disempurnakan.

Perkembangan bola lampu dimulai pada tahun 1806 dan berlanjut hingga abad ke-19 hingga kurang lebih disempurnakan oleh Thomas Edison dan rekan-rekannya pada tahun 1879.

Permintaan akan lampu pijar segera melampaui kemampuan siapa pun untuk menghasilkan listrik bagi mereka, dan kebutuhan akan stasiun pembangkit listrik menjadi jelas. Maka dimulailah tarik ulur antara pendukung stasiun pembangkit arus searah (DC) dan stasiun arus bolak-balik (AC) – sepotong kecil sejarah yang dikenal sebagai Perang Arus.

Edison dan pendukungnya jelas berada di pihak pembangkit listrik DC, dan di pihak yang berlawanan adalah Nikola Tesla, seorang insinyur Serbia yang pernah menjadi karyawan Edison. Kamp Tesla memenangkan hari itu, dan salah satu generator AC pertama datang online di Air Terjun Niagara pada tahun 1892. Daya AC telah terbukti lebih murah untuk diproduksi dan lebih ekonomis untuk diangkut daripada daya DC.

Pembangkitan daya AC bergantung pada generator induksi, yang pada dasarnya terdiri dari kumparan yang berputar dalam medan magnet. Arus yang mengalir melalui konduktor berbalik sendiri dengan setiap putaran.

Ini berarti bahwa listrik yang mengalir antara terminal kumparan dan semua bola lampu di antara mereka tidak mengalir langsung dari satu terminal ke terminal. lain seperti arus DC, tetapi sebaliknya terus-menerus membalikkan dirinya sendiri, mengalir ke satu terminal selama satu setengah siklus dan menuju yang lain selama setengah lainnya siklus.

Alih-alih terminal positif dan negatif, rangkaian AC memiliki yang panas dan netral. Untuk perangkat listrik apa pun dalam rangkaian AC, terminal panas adalah terminal yang terhubung ke generator listrik, dan terminal netral adalah terminal yang mengembalikan daya ke generator.

Jika Anda memutus sirkuit, terminal panas tetap hidup, tetapi terminal netral mati. Jika Anda menyentuh terminal panas, Anda akan mendapatkan kejutan, tetapi Anda tidak akan merasakan apa-apa jika Anda menyentuh terminal netral.

Saat pembangkit listrik online, rumah-rumah di seluruh Amerika Utara menjadi berlistrik, dan mesin cuci listrik, penyedot debu, dan lemari es listrik tersedia dengan cepat. Namun, kejutan adalah hal yang biasa. Kabel, sakelar, dan stopkontak diisolasi secara elektrik, tetapi isolasi sering kali terkelupas, retak, atau aus, membuat kabel panas yang terbuka bersentuhan dengan bagian perangkat yang disentuh orang. Kebakaran sering terjadi karena isolasi yang aus dan sambungan yang longgar.

Misalkan seseorang menyentuh kabel panas yang hidup, atau sakelar yang bersentuhan dengan kabel panas. Jika orang itu entah bagaimana melayang di udara atau, sama halnya, mengenakan sepatu berinsulasi listrik, tidak akan terjadi apa-apa. Namun, jika orang tersebut berdiri di tanah dengan kaki telanjang, listrik akan mengalir melalui tubuh orang tersebut ke bumi, yang merupakan wastafel listrik terbesar yang tersedia.

Dibutuhkan hanya sepersepuluh dari arus (100 mA) untuk menghentikan jantung seseorang, sehingga pertemuan itu bisa berakibat fatal.

Sekarang perhatikan apakah listrik sudah memiliki jalur yang tersedia melalui kawat penghantar. Kawat menyediakan jalur impedansi yang lebih rendah ke ground daripada tubuh manusia. (Impedansi adalah untuk sirkuit AC apa? perlawanan adalah ke sirkuit DC).

Listrik selalu memilih jalur yang hambatannya paling kecil (impedansi), sehingga orang yang menyentuh kabel panas tidak akan mendapat kejutan – atau setidaknya, tidak terlalu besar kejutannya. Itulah ide dasar di balik landasan.

Grounding juga baik untuk peralatan listrik. Jika korsleting terjadi karena insulasi yang aus, sambungan kendor, atau perangkat rusak, arde kawat menyediakan jalur alternatif untuk listrik sehingga tidak membakar sirkuit dan mulai a api. Sekali lagi, ini berfungsi karena impedansi jalur tanah lebih kecil daripada yang melalui sirkuit.

Jalur ground di sirkuit tidak terlalu bagus jika Anda tidak memiliki cara untuk menyambungkannya, dan untuk itulah pin ketiga pada steker 3-pin. Steker terhubung ke kabel listrik yang pada gilirannya menghubungkan ke peralatan listrik yang digunakan, apakah itu vakum, blender, gergaji listrik atau lampu kerja. Sirkuit pada peralatan disambungkan sehingga semuanya terhubung ke terminal ground-nya.

Terminal arde terhubung ke kabel arde di sirkuit gedung melalui pin arde pada steker. Jika alat memiliki steker 3-pin, Anda tidak boleh melewati pin ketiga dengan memotongnya atau menggunakan adaptor 3-pin ke 2-pin. jika Anda melakukan ini, perangkat yang Anda gunakan tidak terhubung ke ground dan bisa berbahaya.

Warna kabel steker 3-pin tidak sama di seluruh dunia, tetapi distandarisasi di seluruh Amerika Utara, termasuk Kanada, Amerika Serikat, dan Meksiko. Kode Listrik Nasional (NEC) menetapkan putih sebagai warna kabel netral, tetapi tidak menetapkan persyaratan apa pun untuk warna kabel panas atau kabel arde. Namun demikian, ada konvensi yang diikuti untuk menggunakan merah atau hitam untuk kabel panas dan hijau untuk kabel ground. Kabel ground juga biasanya dibiarkan telanjang.

NEC mulai membutuhkan sirkuit ground di ruang cuci pada tahun 1947 dan memperluas persyaratan ke sebagian besar lokasi lain pada tahun 1956. Pergeseran ini membuat colokan dan stopkontak 2-pin menjadi usang. Satu-satunya saat Anda dapat memasang stopkontak 2-pin adalah saat Anda mengganti stopkontak yang sudah ada. Semua outlet baru harus yang 3-pin.

Namun hari ini, sudah umum untuk melihat outlet baru dengan hanya dua slot dan kabel listrik pada peralatan baru dengan hanya dua cabang. Namun, jika Anda melihat lebih dekat, Anda akan melihat perbedaan yang membedakannya dari colokan dan stopkontak 2-pin yang sudah usang, sebelum tahun 1947. Salah satu cabang lebih besar dari yang lain, yang berarti steker hanya dapat masuk ke soket satu arah. Colokan dan stopkontak ini adalah terpolarisasi. Karena Anda tidak dapat membalikkan orientasi steker di soket, Anda tidak dapat membalikkan polaritasnya.

Dalam lampu atau alat terpolarisasi, kabel panas terhubung ke satu terminal sakelar, dan sirkuit internal terhubung ke terminal lain, yang pada gilirannya terhubung ke kabel netral. Sakelar diisolasi dari sirkuit lainnya, jadi saat terbuka, tidak ada yang bisa bersentuhan dengan kabel panas.

Jika steker tidak memiliki cabang dengan ukuran yang berbeda, Anda dapat membalikkan polaritasnya dengan meletakkannya secara terbalik. Kawat panas akan bersentuhan dengan sirkuit, dan perangkat berpotensi memberi Anda kejutan. Karena Anda tidak dapat membalikkan steker atau polaritasnya, pembumian bukanlah fitur keselamatan yang penting, dan steker tidak memerlukan pin pembumian.

Steker 3-cabang yang dibahas sejauh ini dirancang untuk sirkuit 120 volt dan untuk menangani arus hingga 15 amp. Ini adalah steker dan stopkontak NEMA 5-15, di mana NEMA adalah Asosiasi Produsen Listrik Nasional. Stopkontak ini memiliki slot untuk tiga pin, tetapi slot pin panas dan netral memiliki ukuran yang berbeda, sehingga dapat digunakan dengan steker terpolarisasi.

NEMA 1-15 adalah versi terpolarisasi 2-pin dari steker ini. Colokan 3-pin di luar Amerika Utara tidak selalu sesuai dengan standar NEMA dan biasanya memiliki konfigurasi pin yang berbeda.

Fitur menarik dari konektor ground NEMA 5-15 adalah bahwa pin ground sekitar 1/8 inci lebih panjang dari dua lainnya. Logika di balik ini adalah, saat Anda mencolokkan sesuatu, pin ground membuat kontak terlebih dahulu, jadi Anda selalu memiliki pelindung ground. Banyak orang memasang outlet NEMA 5-15 dengan pin ground di bawah dua lainnya, tapi itu terbalik. Pin ground harus berada di atas untuk mencegah apa pun yang jatuh dari atas menyentuh pin konduktor.

Seluruh katalog konfigurasi colokan NEMA ada untuk menangani aplikasi 120 dan 240 volt. Beberapa sirkuit 120 volt memiliki dua pin dan beberapa memiliki tiga. Colokan dan stop kontak untuk rangkaian 240 volt biasanya memiliki empat pin, karena rangkaian ini memiliki dua kabel panas, satu kabel netral dan satu arde.

Omong-omong, Anda sering melihat colokan dan peralatan 120 volt berlabel 125, 115 atau 110 volt dan 240 volt berlabel 250, 230 dan 220 volt. Ini semua pada dasarnya berarti hal yang sama. Tegangan saluran di Amerika Utara secara nominal 240 volt, yang dibagi menjadi dua kaki 120 volt di panel perumahan. Berbagai tegangan alternatif disebabkan oleh fluktuasi pada saluran transmisi dan penurunan tegangan karena beban rangkaian dan jarak dari panel.

Banyak rumah di Amerika Utara dibangun sebelum NEC membutuhkan grounding sirkuit, dan sirkuit yang tidak di-ground dan 2-pin yang sudah usang. outlet "kakek di." Itu sebenarnya ketidaknyamanan, karena sebagian besar perangkat modern memiliki colokan 3-pin atau terpolarisasi yang. Meskipun aman untuk mencolokkan steker 2-pin ke soket 3-pin, kebalikannya tidak benar, dan itu membuat perangkat tanpa pelindung ground.

Solusi termudah adalah memasang outlet ground-fault circuit interruptor (GFCI) di area rumah yang membutuhkan outlet ground. GFCI memiliki pemutus internal yang trip setiap kali stopkontak mendeteksi perubahan arus yang tidak normal, seperti yang disebabkan oleh seseorang yang menyentuh kontak langsung saat berdiri di air. GFCI dapat mencegah sengatan listrik, tetapi tidak melindungi peralatan sensitif dari lonjakan arus dan bukan pengganti pentanahan yang lengkap.

Pin GFCI berada dalam konfigurasi standar NEMA 5-15, yang berarti dua slot vertikal, masing-masing dengan ukuran berbeda, dan slot ground setengah lingkaran. Anda biasanya tidak memerlukan lebih dari satu GFCI per sirkuit karena GFCI apa pun akan melindungi perangkat yang terhubung setelahnya di sirkuit. Oleh karena itu Anda dapat melindungi seluruh sirkuit dengan mengubah outlet pertama di sirkuit dengan GFCI.