איך עובד תקע בעל 3 פינים?

בצפון אמריקה, תקע של מכשיר בעל שלושה פינים מסמל שהמכשיר מיועד לארקה. הארקה היא פונקציה של חיבור תקע בעל 3 פינים בקצרה, אבל מה זה בעצם אומר?

בטח שמעתם שמדובר בתכונת בטיחות המובנית במעגלים למגורים, אך אם הארקה חשובה כל כך לבטיחות, מדוע ישנם מכשירים חדשים המגיעים עם תקעים עם 2 פינים במקום כאלה עם 3 פינים? התראת ספוילר: העובדה שהסיכות בגדלים שונים מספקת רמז לתשובה לשאלה זו.

כלי הקיבול השתנו במידה ניכרת מאז שהוצב הארווי האבל בנתיב הראשון הניתן לניתוק. לפני כן לא הייתה דרך מעשית לחבר ולנתק זמנית מנורה או מכשיר ממעגל חשמלי. השקע של האבל השתנה בהדרגה לשקע NEMA 5-15, שהוא שילוב התקע והשקע הסטנדרטי בעל 3 פינים הנמצא בשימוש כיום במעגלי 120 וולט.

שקעים, מתגים, בסיסי מנורות והתקנים נפוצים אחרים מיועדים למעגלי זרם חילופין מכיוון שכל המגורים ו כוח מסחרי בצפון אמריקה - כמו גם בכל חלקי עולם אחרים - מקורו בהשראה גנרטורים. לכוח מתח יש מאפיינים שונים ממתח זרם זרם זרם זה, והוא שולט מאז היום בו נורת האור הושלמה.

התפתחות הנורה החלה בשנת 1806 והמשיכה דרך המאה ה -19 עד שהשתכללה פחות או יותר על ידי תומאס אדיסון ועמיתיו בשנת 1879.

הביקוש לנורות ליבון גבר מיד על יכולתו של מישהו לייצר עבורם חשמל, והצורך בתחנות ייצור חשמל התברר. כך החל משיכת-מלחמה בין תומכי תחנות ייצור זרם ישר (DC) לבין תחנות זרם חילופין (AC) - קטע קטן של היסטוריה המכונה מלחמת הזרמים.

אדיסון ותומכיו היו בבירור בצד של ייצור חשמל DC, ומצד שני היה ניקולה טסלה, מהנדס סרבי שהיה עובד של אדיסון. המחנה של טסלה ניצח את היום, ואחד המחוללים הראשונים של ה- AC עלה לרשת במפלי הניאגרה בשנת 1892. כוח זרם חשמל הוכיח שהוא פחות יקר לייצור וחסכוני יותר להובלה מכוח זרם זרם זרם.

הדור של כוח AC מסתמך על מחולל אינדוקציה, שמורכב למעשה מסליל מסתובב בשדה מגנטי. הזרם העובר דרך המוליך הופך את עצמו בכל סיבוב.

המשמעות היא שהחשמל שזורם בין מסופי הסליל וכל הנורות ביניהם אינו זורם ישירות ממסוף אחד ל אחר כפי שעושה זרם DC, אך במקום זאת מתהפך כל הזמן, זורם לעבר מסוף אחד במהלך מחצית מחזור אחת ולעבר השני במחצית השנייה מחזור.

במקום מסופים חיוביים ושליליים, במעגל זרם זרם יש חמים ונייטרליים. עבור כל מכשיר חשמלי במעגל זרם חילופין, המסוף החם הוא זה המחובר לגנרטור החשמל, והמסוף הנייטרלי הוא זה שמחזיר את הכוח לגנרטור.

אם תפסיק את המעגל, הטרמינל החם נשאר פעיל, אך הטרמינל הנייטרלי מת. אם תיגע במסוף החם, תקבל זעזוע, אך לא תרגיש כלום אם תיגע במסוף הנייטרלי.

כאשר תחנות הכוח עלו לאינטרנט, התחשמלו בתים ברחבי צפון אמריקה, ומכונות כביסה, שואבי אבק ומקררים חשמליים זמינים במהירות. אולם זעזועים היו נפוצים. חוטים, מתגים ושקעים היו מבודדים חשמלית, אך הבידוד נסגר לעתים קרובות, נסדק או התבלה, והשאיר חוטים חמים חשופים במגע עם חלקי המכשירים שאנשים נגעו בהם. שריפות היו תכופות בגלל בידוד שחוק וחיבורים רופפים.

נניח שאדם ייגע בחוט חם חי, או במתג במגע עם חוט חם. אם האדם היה איכשהו צף באוויר או, באופן שווה, נועל נעליים מבודדות חשמלית, שום דבר לא היה קורה. אולם אם האדם היה עומד על האדמה ברגליים יחפות, החשמל היה זורם דרך גופו של האדם לאדמה, שהיא הכיור החשמלי הגדול ביותר שיש.

לוקח רק עשירית של מגבר זרם (100 מיליאמפר) כדי לעצור את ליבו של אדם, כך שהמפגש יכול בהחלט להיות קטלני.

עכשיו שקול אם לחשמל כבר יש נתיב זה זמין דרך חוט מוליך. החוט מספק נתיב עכבה נמוך יותר לקרקע מאשר גוף אנושי. (עַכָּבָּה זה למעגלי AC מה הִתנַגְדוּת הוא למעגלי DC).

חשמל תמיד בוחר בדרך של פחות התנגדות (עכבה), כך שמי שנוגע בחוט החם לא יקבל זעזוע - או לפחות, לא כל כך גדול. זה הרעיון הבסיסי מאחורי הארקה.

הארקה טובה גם לציוד חשמלי. אם מתרחש קצר בגלל בידוד שחוק, חיבורים רופפים או התקן שבור, האדמה החוט מספק נתיב חלופי לחשמל כך שהוא לא שורף את המעגל ומתחיל a אֵשׁ. שוב, זה עובד מכיוון שעכבת נתיב הקרקע קטנה מזו דרך המעגל.

נתיב קרקע במעגלים אינו הרבה טוב אם אין לך דרך להתחבר אליו, ולשם כך נועד הסיכה השלישית בתקע 3 פינים. התקע מתחבר לכבל חשמל שבתורו מתחבר למכשיר החשמלי הנמצא בשימוש, בין אם מדובר בוואקום, בלנדר, מסור חשמל או מנורת עבודה. המעגלים במנגנון מחוברים כך שהכל מחובר למסוף הקרקע שלו.

מסוף הקרקע מתחבר לחוט הארקה במעגלי הבניין באמצעות סיכת הארקה בתקע. אם למכשיר יש תקע בעל 3 פינים, לעולם אל תעקוף את הפין השלישי על ידי ניתוקו או שימוש במתאם 3 פינים ל -2 פינים. אם תעשה זאת, המכשיר שאתה משתמש בו אינו מקורקע ויכול להיות מסוכן.

צבעי התיל 3 פינים אינם זהים בכל רחבי העולם, אך הם סטנדרטיים בכל צפון אמריקה, כולל קנדה, ארצות הברית ומקסיקו. קוד החשמל הלאומי (NEC) מציין את הלבן כצבע החוט הנייטרלי, אך הוא אינו קובע דרישות לצבעי החוט החם או חוט האדמה. אף על פי כן, ישנה מוסכמה שנעשית בקפידה להשתמש באדום או שחור עבור החוט החם וירוק עבור חוט האדמה. חוטי קרקע נותרים בדרך כלל חשופים.

ה- NEC החל לדרוש מעגלים מקורקעים בחדרי כביסה בשנת 1947 והרחיב את הדרישה לרוב המקומות האחרים בשנת 1956. המשמרת הפכה תקעים ושקעים של 2 פינים למעט מיושנים. הפעם היחידה שבה יכולת להתקין שקע בעל 2 פינים הייתה כאשר החלפת שקע קיים. כל השקעים החדשים היו חייבים להיות פינים.

עם זאת, כיום מקובל לראות שקעים חדשים עם שני חריצים וכבלים בלבד במכשירים חדשים עם שני שיניים בלבד. אם אתה מסתכל מקרוב על אלה, עם זאת, תבחין בהבדל המבדיל אותם בין תקעים ושקעים מיושנים לפני שנת 1947. אחד החודים הוא גדול יותר מהשני, מה שאומר שהתקע יכול להיכנס רק לשקע בכיוון אחד. תקעים ושקעים אלה הם מקוטב. מכיוון שאינך יכול להפוך את כיוון התקע בשקע, אינך יכול להפוך את הקוטביות.

במנורה או במכשיר מקוטב, החוט החם מתחבר למסוף אחד של המתג, והמעגל הפנימי מתחבר למסוף השני, שבתורו מתחבר לחוט הנייטרלי. המתג מבודד משאר המעגלים, ולכן כשהוא פתוח, שום דבר לא יכול לבוא במגע עם החוט החם.

אם לתקע לא היו חודים בגודל שונה, תוכל להפוך את הקוטביות על ידי הצבתו הפוכה. החוט החם יהיה במגע עם המעגלים, והמכשיר עלול לגרום לך הלם. מכיוון שלא ניתן להפוך את התקע או את הקוטביות, הארקה אינה תכונת בטיחות מכריעה, והתקע אינו זקוק לסיכה הארקה.

התקע בעל 3 החודים שנדון עד כה מיועד למעגלי 120 וולט ולטפל בזרם של עד 15 אמפר. זהו התקע והשקע של NEMA 5-15, שם NEMA היא התאחדות יצרני החשמל הלאומית. לשקע זה יש חריצים לשלושה פינים, אך חריצי הסיכה החמים והניטראליים הם בגדלים שונים, כך שניתן להשתמש בו עם תקע מקוטב.

ה- NEMA 1-15 הוא הגרסה המקוטבת של 2 פינים של תקע זה. תקעים עם 3 פינים מחוץ לצפון אמריקה אינם תואמים בהכרח לתקני NEMA ובדרך כלל יש להם תצורות סיכה שונות.

תכונה מעניינת בתקע הארקה NEMA 5-15 היא שסיכה הקרקע ארוכה בכ 1/8 אינץ 'משני האחרים. ההיגיון מאחורי זה הוא שכשאתה מחבר משהו לחשמל, סיכת הקרקע יוצרת קשר קודם, כך שתמיד תהיה לך הגנה על הקרקע. אנשים רבים מתקינים את שקע ה- NEMA 5-15 כשסיכת הקרקע מתחת לשניים האחרים, אך זה הפוך. סיכת הקרקע צריכה להיות למעלה כדי למנוע מכל דבר שנופל מלמעלה ליצור קשר עם סיכות המוליכות.

קטלוג שלם של תצורות תקע NEMA קיים לטיפול ביישומים של 120 ו -240 וולט. לכמה מעגלים של 120 וולט יש שני פינים ולחלקם שלושה. תקעים ושקעים למעגלים של 240 וולט בדרך כלל כוללים ארבעה פינים, מכיוון שבמעגלים אלה יש שני חוטים חמים, חוט ניטרלי ואדמה.

אגב, לעיתים קרובות אתה רואה תקעים ומכשירים 120 וולט המסומנים בתווית 125, 115 או 110 וולט ו -240 וולט עם תוויות 250, 230 ו -220 וולט. כל אלה מתכוונים בעצם לאותם הדברים. מתח הקו בצפון אמריקה הוא 240 וולט, המחולק לשתי רגלי 120 וולט בלוח המגורים. המתחים החלופיים השונים נובעים מתנודות בקווי ההולכה וירידות מתח בגלל עומס מעגל ומרחק מהלוח.

בתים רבים בצפון אמריקה נבנו לפני שה- NEC דרש הארקה במעגלים, והמעגלים הלא מקורקעים שלהם ו -2 פינים מיושנים שקעים הם "סבא." זה למעשה אי נוחות, כי ברוב המכשירים המודרניים יש תקעים עם 3 פינים או מקוטבים יחידות. אמנם בטוח לחבר תקע בן 2 פינים לשקע בעל 3 פינים, אך ההפך אינו נכון והוא משאיר את המכשיר ללא הגנה על הקרקע.

הפיתרון הקל ביותר הוא להתקין שקעי מפסק בקרקע (GFCI) באזורים בבית הזקוקים לשקעים מקורקעים. ל- GFCI מפסק פנימי שנוסע בכל פעם שהשקע מוצא שינוי לא תקין בזרם, כמו שייגרם על ידי מישהו שנוגע במגע חי בזמן שעומד במים. GFCI יכול למנוע התחשמלות, אך הוא אינו מגן על ציוד רגיש מפני נחשולים שוטפים ואינו מהווה תחליף מוחלט להארקה.

הפינים של GFCI נמצאים בתצורת NEMA 5-15 הסטנדרטית, כלומר שני חריצים אנכיים, כל אחד בגדלים שונים, וחריץ קרקע חצי עגול. בדרך כלל אינך זקוק ליותר מ- GFCI אחד לכל מעגל מכיוון שכל GFCI יגן על מכשירים המחוברים אחריו במעגל. לכן אתה יכול להגן על מעגל שלם על ידי שינוי השקע הראשון במעגל באמצעות GFCI.