Kaip veikia 3 kontaktų kištukas?

Šiaurės Amerikoje prietaiso kištukas, turintis tris kaiščius, reiškia, kad prietaisas skirtas įžeminti. Įžeminimas yra 3 kontaktų kištuko jungimo funkcija trumpai tariant, bet ką tai iš tikrųjų reiškia?

Jūs tikriausiai girdėjote, kad tai yra saugos funkcija, įmontuota gyvenamosiose grandinėse, tačiau jei įžeminimas yra toks svarbus saugumui, kodėl kai kurie nauji prietaisai yra su 2, o ne 3 kontaktų kištukais? Įspėjimas apie spoilerius: tai, kad kaiščiai yra skirtingo dydžio, suteikia atsakymą į šį klausimą.

Talpyklos labai pasikeitė nuo tada, kai 1903 m. Harvey Hubble'as pristatė pirmąjį nuimamą lizdą. Prieš tai nebuvo jokio praktiško būdo laikinai prijungti ir atjungti žibintą ar prietaisą nuo elektros grandinės. Hablo išėjimas palaipsniui virto NEMA 5-15 išėjimu, kuris yra standartinis 3 kontaktų kištuko ir išvesties derinys, šiandien naudojamas 120 voltų grandinėms.

Išleidimo angos, jungikliai, lempos pagrindai ir kiti įprasti įtaisai yra skirti kintamosios srovės grandinėms, nes visos gyvenamosios ir komercinė galia Šiaurės Amerikoje, kaip ir visose kitose pasaulio vietose, kyla iš indukcijos generatoriai. Kintamosios srovės charakteristikos skiriasi nuo nuolatinės srovės, ir ji vyravo nuo pat lemputės tobulinimo dienos.

Lemputė buvo kuriama 1806 m. Ir tęsėsi XIX a., Kol Thomas Edisonas ir jo kolegos 1879 m. Ją daugiau ar mažiau ištobulino.

Kaitinamųjų lempučių paklausa iš karto viršijo visų galimybes gaminti jiems elektrą, išryškėjo elektros energijos stočių poreikis. Taip prasidėjo virvės karai tarp nuolatinės srovės (DC) generatorių ir kintamosios srovės (AC) stočių šalininkų - tai maža dalelė istorijos, vadinamos srovių karu.

Edisonas ir jo rėmėjai akivaizdžiai buvo nuolatinės srovės elektros energijos pusėje, o priešingoje pusėje - Serbijos inžinierius Nikola Tesla, buvęs „Edisono“ darbuotoju. Teslos stovykla laimėjo dieną, o vienas pirmųjų kintamosios srovės generatorių prisijungė prie Niagaros krioklio 1892 m. Pasirodė, kad kintamosios srovės gamyba yra pigesnė ir ekonomiškesnė transportuoti nei nuolatinė energija.

Kintamosios srovės generavimas priklauso nuo indukcinio generatoriaus, kurį iš esmės sudaro besisukanti ritė magnetiniame lauke. Srovė, einanti per laidininką, apsisuka kiekvieną sukimąsi.

Tai reiškia, kad elektra, tekanti tarp ritės gnybtų ir visų tarp jų esančių lempučių, neteka tiesiai iš vieno terminalo į kita, kaip daro nuolatinė srovė, bet vietoj to nuolat apsisuka, vienos pusės ciklo metu tekėdama link vieno terminalo, kitos pusės - link kito. ciklas.

Vietoj teigiamų ir neigiamų gnybtų, kintamosios srovės grandinėje yra karšti ir neutralūs. Bet kokio kintamosios srovės grandinės elektrinio prietaiso karštas gnybtas yra prijungtas prie elektros generatoriaus, o neutralus gnybtas grąžina energiją generatoriui.

Jei pertraukiate grandinę, karštas terminalas lieka įtemptas, tačiau neutralus terminalas miršta. Jei paliesite karštą terminalą, gausite šoką, tačiau nieko nejausite, jei paliesite neutralų terminalą.

Kai elektrinės prisijungė prie interneto, namai visoje Šiaurės Amerikoje tapo elektrifikuoti, o skalbimo mašinos, dulkių siurbliai ir elektriniai šaldytuvai tapo greitai prieinami. Tačiau šokai buvo dažni. Laidai, jungikliai ir išleidimo angos buvo izoliuoti elektra, tačiau izoliacija dažnai sutrūkinėjo, sutrūkinėjo ar susidėvėjo, palikdama atvirus karštus laidus, liečiančius prietaisų dalis, prie kurių žmonės lietėsi. Gaisrai buvo dažni dėl susidėvėjusios izoliacijos ir atsilaisvinusių jungčių.

Tarkime, kad asmuo turėjo liesti įjungtą karštą laidą arba jungiklį, kuris liečia karštą laidą. Jei asmuo kažkaip plūduriavo ore arba, lygiaverčiai, avėjo elektra izoliuotus batus, nieko neįvyks. Tačiau jei žmogus stovėtų ant žemės basomis kojomis, elektra žmogaus kūnu tekėtų į žemę, kuri yra didžiausia turima elektros kriauklė.

Norint sustabdyti žmogaus širdį, reikia tik dešimtadalio srovės stiprintuvo (100 mA), todėl susitikimas gali būti mirtinas.

Dabar apsvarstykite, ar elektra jau turi tą kelią per laidų laidą. Viela suteikia mažesnės varžos kelią į žemę nei žmogaus kūnas. (Varža yra kintamosios srovės grandinėms pasipriešinimas yra į nuolatinės srovės grandines).

Elektra visada pasirenka mažiausio pasipriešinimo (impedanso) kelią, todėl asmuo, paliečiantis karštą laidą, nepatirs šoko ar bent jau tokio didelio šoko. Tai pagrindinė įžeminimo idėja.

Įžeminimas taip pat naudingas elektros įrangai. Jei susidaro trumpasis jungimas dėl susidėvėjusios izoliacijos, atsilaisvinusių jungčių ar sugedusio įtaiso, žemės laidas suteikia alternatyvų elektros energijos kelią, kad jis neišdegtų grandinės ir nepaleistų a Ugnis. Vėlgi, tai veikia, nes įžeminimo kelio varža yra mažesnė nei per grandinę.

Įžemintas kelias schemoje nėra daug naudingas, jei neturite būdo prie jo prisijungti, ir tam yra skirtas trečiasis kaištis 3 kontaktų kištuke. Kištukas jungiamas prie maitinimo laido, kuris savo ruožtu jungiasi prie naudojamo elektros aparato, nesvarbu, ar tai vakuuminis, maišytuvas, elektrinis pjūklas ar darbo lempa. Aparato grandinė yra prijungta taip, kad viskas būtų prijungta prie jo įžeminimo gnybto.

Įžeminimo gnybtas prisijungia prie pastato grandinės įžeminimo laido per kištuko įžeminimo kaištį. Jei prietaisas turi 3 kontaktų kištuką, niekada neturėtumėte apeiti trečiojo kaiščio jį nupjaudami arba naudodami 3 ir 2 kontaktų adapterį. jei tai padarysite, jūsų naudojamas įrenginys nėra įžemintas ir gali būti pavojingas.

3 kontaktų kištukų laidų spalvos nėra vienodos visame pasaulyje, tačiau jos yra standartizuotos visoje Šiaurės Amerikoje, įskaitant Kanadą, JAV ir Meksiką. Nacionaliniame elektros kodekse (NEC) baltos spalvos nurodoma kaip neutralios laido spalva, tačiau ji nenustato jokių karšto laido ar įžeminimo laido spalvų reikalavimų. Nepaisant to, yra griežtai laikomasi įpročio karštą laidą naudoti raudoną arba juodą, o įžeminimo laidą - žalią. Įžeminimo laidai taip pat paprastai paliekami pliki.

NEC pradėjo reikalauti įžemintų skalbyklų schemų 1947 m., O 1956 m. Perėjimas padarė 2 kontaktų kištukus ir lizdus, ​​bet pasenusius. Vienintelis laikas, kai galite įdiegti 2 kontaktų lizdą, buvo tada, kai pakeitėte esamą. Visi nauji išėjimai turėjo būti 3 kontaktų.

Vis dėlto šiandien įprasta, kad nauji prietaisai, turintys tik du lizdus, ​​turi tik du lizdus ir maitinimo laidus. Atidžiai apžiūrėję tai pastebėsite skirtumą, kuris juos skiria nuo pasenusių, iki 1947 m., 2 kontaktų kištukų ir lizdų. Vienas iš šakių yra didesnis nei kitas, o tai reiškia, kad kištukas į lizdą gali tilpti tik vienu būdu. Šie kištukai ir lizdai yra poliarizuota. Kadangi negalite pakeisti kištuko orientacijos į lizdą, negalėsite pakeisti poliškumo.

Poliarizuotoje lempoje ar prietaise karšta viela jungiasi prie vieno jungiklio gnybto, o vidinė grandinė - prie kito gnybto, kuris savo ruožtu jungiasi prie neutralios laido. Jungiklis yra izoliuotas nuo likusios grandinės, taigi, kai jis atidarytas, niekas negali liestis su karštu laidu.

Jei kištukas neturėjo skirtingo dydžio šakių, poliškumą galėtumėte pakeisti įdėdami jį aukštyn kojom. Karštas laidas liestųsi su grandine, ir prietaisas gali sukelti jums šoką. Kadangi negalite pakeisti kištuko ar poliškumo, įžeminimas nėra svarbiausia saugos funkcija, o kištukui nereikia įžeminimo kaiščio.

Kol kas aptariamas 3 šakių kištukas skirtas 120 voltų grandinėms ir valdyti iki 15 amperų srovę. Tai NEMA 5-15 kištukas ir lizdas, kur NEMA yra Nacionalinė elektros gamintojų asociacija. Šiame lizde yra lizdai trims kaiščiams, tačiau karštų ir neutralių kaiščių lizdai yra skirtingo dydžio, todėl jį galima naudoti su poliarizuotu kištuku.

„NEMA 1-15“ yra 2 kontaktų poliarizuota šio kištuko versija. 3 kontaktų kištukai už Šiaurės Amerikos ribų nebūtinai atitinka NEMA standartus ir paprastai turi skirtingas kaiščių konfigūracijas.

Įdomi NEMA 5-15 įžeminto kištuko bruožas yra tas, kad įžeminimo kaištis yra maždaug 1/8 colio ilgesnis nei kiti du. Logika slypi tame, kad kai ką nors prijungiate, įžeminimo kaištis pirmiausia susisiekia, taigi jūs visada turite apsaugą nuo žemės. Daugelis žmonių „NEMA 5-15“ išleidimo angą montuoja taip, kad įžeminimo kaištis būtų žemiau kitų dviejų, tačiau tai yra aukštyn kojomis. Įžeminimo kaištis turi būti viršuje, kad viskas, kas nukrenta iš viršaus, nesiliestų su laidžiais kaiščiais.

Yra visas NEMA kištukų konfigūracijų katalogas, skirtas valdyti 120 ir 240 voltų programas. Kai kuriose 120 voltų grandinėse yra du kaiščiai, o kitose - trys. 240 voltų grandinių kištukai ir talpyklos paprastai turi keturis kaiščius, nes šiose grandinėse yra du karšti laidai, neutralus laidas ir įžeminimas.

Beje, dažnai matote 120 voltų kištukus ir prietaisus, pažymėtus 125, 115 arba 110 voltų, ir 240 voltų, pažymėtus 250, 230 ir 220 voltų. Visa tai reiškia iš esmės tuos pačius dalykus. Šiaurės Amerikos linijos įtampa nominaliai yra 240 voltų, kuri gyvenamųjų namų skydelyje yra padalinta į dvi 120 voltų kojas. Įvairios pakaitinės įtampos atsiranda dėl perdavimo linijų svyravimų ir įtampos kritimo dėl grandinės apkrovos ir atstumo nuo skydo.

Daugelis namų Šiaurės Amerikoje buvo pastatyti prieš NEC reikalaujant grandinės įžeminimo, o jų nepagrįstos grandinės ir pasenusios 2 kontaktų prekybos vietos yra „seneliai“. Tai iš tikrųjų yra nepatogumas, nes daugumoje šiuolaikinių prietaisų yra 3 kontaktų kištukai arba poliarizuoti vieni. Nors saugu įkišti 2 kontaktų kištuką į 3 kontaktų lizdą, atvirkščiai nėra tiesa, todėl prietaisas paliekamas be apsaugos nuo žemės.

Lengviausias sprendimas yra įrengti įžeminimo grandinės pertraukiklio (GFCI) lizdus tose namo vietose, kur reikia įžemintų išėjimų. GFCI turi vidinį pertraukiklį, kuris įsijungia, kai išėjimas pastebi nenormalų srovės pokytį, kurį gali sukelti kažkas, palietęs gyvą kontaktą, stovėdamas vandenyje. GFCI gali užkirsti kelią elektros smūgiui, tačiau neapsaugo jautrios įrangos nuo srovės bangų ir nėra visiškas įžeminimo pakaitalas.

GFCI kaiščiai yra standartinės NEMA 5-15 konfigūracijos, o tai reiškia du vertikalius, kiekvieno skirtingo dydžio lizdus ir pusapvalį įžeminimo angą. Paprastai vienai grandinei nereikia daugiau nei vieno GFCI, nes bet koks GFCI apsaugos įrenginius, laidais sujungtus po jos grandinėje. Todėl galite apsaugoti visą grandinę pakeisdami pirmąją grandinės išleidimo angą naudodami GFCI.