北米では、3つのピンがあるアプライアンスプラグは、アプライアンスが接地されるように設計されていることを意味します。 接地は一言で言えば3ピンプラグ接続の機能ですが、実際にはどういう意味ですか？
これは住宅用回路に組み込まれている安全機能だと聞いたことがあるかもしれませんが、安全のために接地が非常に重要である場合、一部の新しいアプライアンスに3ピンプラグではなく2ピンプラグが付属しているのはなぜですか？ ネタバレ注意：ピンのサイズが異なるという事実は、この質問の答えへの手がかりを提供します。
1903年にハーベイハッブルによって最初の取り外し可能なコンセントが導入されて以来、レセプタクルは大幅に変更されました。 それ以前は、ランプや電化製品を一時的に電気回路に接続したり切断したりする実用的な方法はありませんでした。 ハッブルのコンセントは徐々にNEMA5-15コンセントに変わりました。これは、現在120ボルトの回路で使用されている標準の3ピンプラグとコンセントの組み合わせです。
コンセント、スイッチ、ランプベース、およびその他の一般的なデバイスは、すべての住宅用および 北米および世界の他のすべての地域の商用電力は、誘導によってもたらされます 発電機。 AC電源はDC電源とは特性が異なり、電球が完成した日から主流となっています。
電力網の夜明け
電球の開発は1806年に始まり、1879年にトーマスエジソンと彼の同僚によって多かれ少なかれ完成されるまで19世紀まで続きました。
白熱電球の需要は、すぐに誰もが発電する能力を上回り、発電所の必要性が明らかになりました。 このようにして、直流（DC）発電所と交流（AC）発電所の支持者の間で綱引きが始まりました。これは、電流戦争として知られる小さな歴史の一部です。
エジソンと彼の支持者は明らかにDC発電の側にいて、反対側にはエジソンの従業員であったセルビアのエンジニアであるニコラテスラがいました。 テスラのキャンプがその日を勝ち取り、最初のAC発電機の1つが1892年にナイアガラフォールズでオンラインになりました。 AC電源は、DC電源よりも製造コストが低く、輸送コストが高いことが証明されています。
初期のACデバイスは接地されておらず衝撃的でした
AC電力の生成は、誘導発電機に依存しています。誘導発電機は、基本的に磁場内の回転コイルで構成されています。 導体を流れる電流は、回転するたびに反転します。
これは、コイル端子とそれらの間のすべての電球の間を流れる電気が、1つの端子から DC電流と同じように他の電流が流れますが、代わりに常に反転し、半分のサイクルで一方の端子に向かって流れ、もう半分のサイクルでもう一方の端子に向かって流れます。 サイクル。
正と負の端子の代わりに、AC回路にはホット端子とニュートラル端子があります。 AC回路内の電気機器の場合、ホット端子は発電機に接続されている端子であり、ニュートラル端子は発電機に電力を戻す端子です。
回路を遮断すると、ホット端子はライブのままですが、ニュートラル端子は停止します。 ホット端子に触れるとショックを受けますが、ニュートラル端子に触れると何も感じません。
発電所がオンラインになると、北米中の家が電化され、電力洗浄機、掃除機、電気冷蔵庫がすぐに利用できるようになりました。 しかし、ショックは一般的でした。 ワイヤー、スイッチ、コンセントは電気的に絶縁されていましたが、絶縁体が頻繁に欠けたり、ひびが入ったり、摩耗したりして、露出した熱線が人が触れたデバイスの一部に接触したままになりました。 絶縁体の摩耗と接続の緩みが原因で、火災が頻繁に発生しました。
接地はどのように役立ちますか？
人が活線の熱線、または熱線と接触しているスイッチに触れたとします。 人がどういうわけか空中に浮かんでいたり、同等に電気的に絶縁された靴を履いたりした場合、何も起こりません。 しかし、人が素足で地面に立っている場合、電気は人の体を通って、利用可能な最大の電気シンクである地球に流れます。
人の心臓を止めるのに10分の1アンペア（100 mA）の電流しかかからないので、遭遇は非常に致命的である可能性があります。
ここで、電気が導線を介して利用可能なその経路をすでに持っているかどうかを検討します。 ワイヤーは、人体よりもインピーダンスの低い地面への経路を提供します。 (インピーダンス AC回路に何ですか 抵抗 DC回路へ）。
電気は常に抵抗（インピーダンス）が最小の経路を選択するため、熱線に触れた人は衝撃を受けません。少なくとも、それほど大きな衝撃はありません。 それが接地の背後にある基本的な考え方です。
接地は電気機器にも適しています。 絶縁体の摩耗、接続の緩み、またはデバイスの破損が原因で短絡が発生した場合は、アース ワイヤーは電気の代替経路を提供するので、回路を焼き尽くして開始することはありません 火。 繰り返しますが、これは、グランドパスのインピーダンスが回路を通過するインピーダンスよりも小さいために機能します。
3ピンプラグ機能
回路の接地経路は、それに接続する方法がない場合はあまり良くありません。それが、3ピンプラグの3番目のピンの目的です。 プラグは電源コードに接続し、電源コードは、真空、ブレンダー、パワーソー、作業ランプなど、使用中の電気機器に接続します。 装置内の回路は、すべてがその接地端子に接続されるように配線されています。
アース端子は、プラグのアースピンを介して建物の回路のアース線に接続します。 アプライアンスに3ピンプラグがある場合は、3番目のピンを切断したり、3ピンから2ピンへのアダプターを使用したりしてバイパスしないでください。 これを行うと、使用しているデバイスが接地されておらず、危険である可能性があります。
3ピンプラグワイヤの色は世界中で同じではありませんが、カナダ、米国、メキシコを含む北米全体で標準化されています。 米国電気工事規程（NEC）は、中性線の色として白を指定していますが、熱線または接地線の色の要件を確立していません。 それでも、熱線には赤または黒を使用し、アース線には緑を使用するという規則が厳密に守られています。 アース線も一般的に裸のままです。
一部のアプライアンスに2ピンプラグがあるのはなぜですか？
NECは、1947年に洗濯室に接地回路を要求し始め、1956年にその要求を他のほとんどの場所に拡張しました。 このシフトにより、2ピンのプラグとコンセントはほとんど時代遅れになりました。 2ピンコンセントを取り付けることができるのは、既存のコンセントを交換するときだけでした。 すべての新しいコンセントは3ピンのものでなければなりませんでした。
しかし今日では、スロットが2つしかない新しいコンセントと、プロングが2つしかない新しいアプライアンスの電源コードがよく見られます。 ただし、これらをよく見ると、廃止された1947年以前の2ピンプラグおよびコンセントとの違いがわかります。 プロングの1つは他のプロングよりも大きいため、プラグはソケットに一方向にしか収まりません。 これらのプラグとアウトレットは 分極化. ソケットのプラグの向きを逆にすることはできないため、極性を逆にすることはできません。
偏光ランプまたは電化製品では、熱線はスイッチの一方の端子に接続し、内部回路はもう一方の端子に接続し、もう一方の端子は中性線に接続します。 スイッチは他の回路から絶縁されているため、スイッチが開いているときは、熱線に何も接触することはありません。
プラグに異なるサイズのプロングがない場合は、逆さまに置くことで極性を逆にすることができます。 熱線が回路に接触し、デバイスが感電する可能性があります。 プラグや極性を逆にすることはできないため、接地は重要な安全機能ではなく、プラグには接地ピンは必要ありません。
さまざまな種類のコンセント
これまでに議論されている3極プラグは、120ボルトの回路用に設計されており、最大15アンペアの電流を処理します。 これはNEMA5-15プラグアンドアウトレットであり、NEMAは米国電機工業会です。 このコンセントには3つのピン用のスロットがありますが、ホットピンスロットとニュートラルピンスロットはサイズが異なるため、極性プラグで使用できます。
NEMA 1-15は、このプラグの2ピン分極バージョンです。 北米以外の3ピンプラグは、必ずしもNEMA規格に準拠しているとは限らず、通常はピン構成が異なります。
NEMA 5-15接地プラグの興味深い機能は、接地ピンが他の2つよりも約1/8インチ長いことです。 この背後にある論理は、何かを差し込むと、アースピンが最初に接触するため、常にアース保護が得られるというものです。 多くの人がNEMA5-15コンセントを、他の2つの下にアースピンを付けて取り付けますが、それは逆さまです。 上から落下するものが導電性ピンに接触するのを防ぐために、接地ピンは上にある必要があります。
120ボルトおよび240ボルトのアプリケーションを処理するためのNEMAプラグ構成のカタログ全体が存在します。 一部の120ボルト回路には2つのピンがあり、一部には3つのピンがあります。 240ボルト回路のプラグとレセプタクルには通常4つのピンがあります。これは、これらの回路には2つのホットワイヤ、ニュートラルワイヤとアースがあるためです。
ちなみに、125、115、110ボルトのラベルが付いた120ボルトのプラグや電化製品と、250、230、220ボルトのラベルが付いた240ボルトのプラグや電化製品がよく見られます。 これらはすべて本質的に同じことを意味します。 北米の線間電圧は公称240ボルトで、住宅用パネルでは2つの120ボルトの脚に分割されています。 さまざまな代替電圧は、送電線の変動によるものであり、回路負荷とパネルからの距離による電圧降下によるものです。
GFCIレセプタクルは地絡保護を提供します
北米の多くの住宅は、NECが回路の接地を要求する前に建てられ、それらの接地されていない回路と廃止された2ピン アウトレットは「適用除外」されています。 最近のほとんどのデバイスには3ピンプラグまたは極性が付いているため、これは実際には不便です。 もの。 2ピンプラグを3ピンソケットに差し込むのは安全ですが、その逆は当てはまらず、デバイスは接地保護されません。
最も簡単な回避策は、接地されたコンセントが必要な家の領域に漏電遮断器（GFCI）のコンセントを設置することです。 GFCIには内部ブレーカーがあり、水中に立っているときに誰かがライブ接点に触れることによって引き起こされるような、コンセントが電流の異常な変化を検出するたびにトリップします。 GFCIは感電死を防ぐことができますが、敏感な機器を電流サージから保護するものではなく、接地の完全な代替品ではありません。
GFCIのピンは、標準のNEMA 5-15構成になっています。これは、それぞれサイズが異なる2つの垂直スロットと、半円形の接地スロットを意味します。 GFCIは回路内で配線されたデバイスを保護するため、通常、回路ごとに複数のGFCIは必要ありません。 したがって、回路の最初のコンセントをGFCIで変更することにより、回路全体を保護できます。