Ziemeļamerikā ierīces kontaktdakša, kurai ir trīs tapas, nozīmē, ka ierīce ir paredzēta zemēšanai. Zemējums ir 3 kontaktu kontaktdakšas savienojuma funkcija īsumā, bet ko tas patiesībā nozīmē?
Jūs, iespējams, esat dzirdējuši, ka tā ir drošības funkcija, kas iebūvēta dzīvojamo ierīču ķēdēs, taču, ja zemējums ir tik svarīgs drošībai, kāpēc dažām jaunām ierīcēm ir 2, nevis 3 kontaktu spraudņi? Brīdinājums par spoileri: fakts, ka tapas ir dažāda lieluma, sniedz norādi uz atbildi uz šo jautājumu.
Tvertnes ir ievērojami mainījušās kopš pirmā noņemamā kontaktligzdas ieviešanas Harvejs Habls 1903. gadā. Pirms tam nebija praktiska veida, kā īslaicīgi savienot un atvienot lampu vai ierīci no elektriskās ķēdes. Habla kontaktligzda pakāpeniski pārveidojās NEMA 5-15 kontaktligzdā, kas ir standarta 3 kontaktu kontaktdakšas un kontaktligzdas kombinācija, ko šodien izmanto 120 voltu ķēdēm.
Izvadi, slēdži, lampu pamatnes un citas parastās ierīces ir paredzētas maiņstrāvas ķēdēm, jo visas dzīvojamās un komerciālā vara Ziemeļamerikā, tāpat kā visās citās pasaules daļās, rodas no indukcijas ģeneratori. Maiņstrāvai ir atšķirīgas īpašības nekā līdzstrāvai, un tā ir dominējusi kopš dienas, kad spuldze tika pilnveidota.
Elektrotīkla rītausma
Spuldzes izstrāde sākās 1806. gadā un turpinājās 19. gadsimtā, līdz Tomass Edisons un viņa kolēģi 1879. gadā to vairāk vai mazāk pilnveidoja.
Pieprasījums pēc kvēlspuldzēm uzreiz pārsniedza ikviena spēju ražot viņiem elektrību, un kļuva acīmredzama nepieciešamība pēc elektrostacijām. Tādējādi sākās virves vilkšana starp līdzstrāvas (DC) ģeneratoru staciju un maiņstrāvas (AC) staciju atbalstītājiem - nelielu vēstures gabalu, kas pazīstams kā Strāvu karš.
Edisons un viņa atbalstītāji nepārprotami bija līdzstrāvas enerģijas ražošanas pusē, bet pretējā pusē bija serbu inženieris Nikola Tesla, kurš bija bijis Edisona darbinieks. Šajā dienā uzvarēja Teslas nometne, un viens no pirmajiem maiņstrāvas ģeneratoriem tiešsaistē nonāca Niagāras ūdenskritumā 1892. gadā. Maiņstrāvas ražošana ir izrādījusies lētāka ražošana un ekonomiskāka transportēšana nekā līdzstrāvas enerģija.
Agrīnās maiņstrāvas ierīces bija nepamatotas un šokējošas
Maiņstrāvas ģenerēšana ir atkarīga no indukcijas ģeneratora, kas būtībā sastāv no vērpšanas spoles magnētiskajā laukā. Strāva, kas iet caur vadītāju, mainās ar katru rotāciju.
Tas nozīmē, ka elektrība, kas plūst starp spoles spailēm un visām spuldzēm starp tām, neplūst tieši no viena termināla uz cits kā līdzstrāvas strāva, bet tā vietā pastāvīgi mainās pretēji, vienas puscikla laikā plūstot uz vienu spaili, bet otrā - uz otru cikls.
Pozitīvu un negatīvu spaiļu vietā maiņstrāvas ķēdē ir karsti un neitrāli. Jebkurai maiņstrāvas ķēdes elektriskajai ierīcei karstā spaile ir pievienota strāvas ģeneratoram, un neitrālā spaile ir tā, kas enerģiju atgriež ģeneratoram.
Ja jūs pārtraucat ķēdi, karstais terminālis paliek aktīvs, bet neitrālais terminālis iet bojā. Ja pieskaraties karstajam terminālim, jūs saņemsiet šoku, bet jūs neko nejutīsit, pieskaroties neitrālajam terminālim.
Kad elektrostacijas nonāca tiešsaistē, visā Ziemeļamerikā tika elektrificētas mājas, kā arī ātri kļuva pieejamas veļas mazgājamās mašīnas, putekļsūcēji un elektriskie ledusskapji. Šoki tomēr bija izplatīti. Vadi, slēdži un kontaktligzdas tika izolēti ar elektrību, taču izolācija bieži šķeldojās, ieplaisāja vai nolietojās, atstājot atklātos karstos vadus saskarē ar to ierīču daļām, kurām cilvēki pieskārās. Ugunsgrēki bija bieži nodilušas izolācijas un vaļīgu savienojumu dēļ.
Kā palīdz iezemēšana?
Pieņemsim, ka kādam cilvēkam jāpieskaras dzīvam karstam vadam vai slēdzim, kas saskaras ar karstu vadu. Ja persona kaut kā peldētu gaisā vai, līdzvērtīgi, valkātu elektriski izolētus apavus, nekas nenotiktu. Ja persona stāvētu uz zemes ar basām kājām, elektrība caur cilvēka ķermeni plūst uz zemi, kas ir lielākā pieejamā elektriskā izlietne.
Lai apturētu cilvēka sirdi, ir nepieciešama tikai viena desmitā daļa strāvas pastiprinātāja (100 mA), tāpēc tikšanās ļoti labi varētu būt letāla.
Tagad apsveriet, vai elektrībai jau ir pieejams šis ceļš caur vadu. Vads nodrošina zemākas pretestības ceļu uz zemi nekā cilvēka ķermenis. (Pretestība ir maiņstrāvas ķēdēm pretestība ir līdzstrāvas ķēdēm).
Elektrība vienmēr izvēlas vismazākās pretestības (pretestības) ceļu, tāpēc persona, kura pieskaras karstajam vadam, nesaņem triecienu - vai vismaz ne tik lielu šoku. Tā ir zemējuma pamatideja.
Zemējums ir labs arī elektroiekārtām. Ja īssavienojums rodas nolietotas izolācijas, vaļīgu savienojumu vai bojātas ierīces, zemes dēļ vads nodrošina alternatīvu elektrības ceļu, tāpēc tas nededzina ķēdi un neuzsāk a uguns. Atkal tas darbojas, jo zemes ceļa pretestība ir mazāka nekā caur ķēdi.
3 kontaktu spraudņa funkcija
Zemes ceļš shēmā nav daudz labs, ja jums nav iespējas ar to izveidot savienojumu, un tas ir paredzēts 3 kontaktu spraudņa trešajai tapai. Spraudni savieno ar strāvas vadu, kas savukārt savienojas ar izmantoto elektrisko aparātu, neatkarīgi no tā, vai tas ir vakuums, blenderis, elektriskais zāģis vai darba lampa. Aparāta shēma ir vadīta tā, lai viss būtu savienots ar tā iezemējumu.
Zemējuma spaile savienojas ar ēkas ķēdes zemējuma vadu, izmantojot kontaktdakšas zemējuma tapu. Ja ierīcei ir 3 kontaktu kontaktdakša, jums nekad nevajadzētu apiet trešo tapu, to nogriežot vai izmantojot 3 kontaktu līdz 2 kontaktu adapteri. ja jūs to darāt, jūsu izmantotā ierīce nav iezemēta un var būt bīstama.
3 kontaktu spraudkontaktu vadu krāsas visā pasaulē nav vienādas, taču tās ir standartizētas visā Ziemeļamerikā, ieskaitot Kanādu, Amerikas Savienotās Valstis un Meksiku. Nacionālajā elektrības kodeksā (NEC) baltā krāsa ir norādīta kā nulles stieples krāsa, taču tā nenosaka nekādas prasības karstā vai zemējuma vadu krāsām. Neskatoties uz to, ir stingri ievērota konvencija par sarkanas vai melnas krāsas izmantošanu karstajam vadam un zaļu - zemējuma vadam. Zemējuma vadi arī parasti paliek tukši.
Kāpēc dažām ierīcēm ir 2 kontaktu spraudņi?
NEC sāka pieprasīt iezemētas shēmas veļas mazgāšanas telpās 1947. gadā un 1956. gadā attiecināja prasību uz lielāko daļu citu vietu. Pārmaiņas dēļ 2 kontaktu kontaktdakšas un kontaktligzdas bija novecojušas. Vienīgais gadījums, kad jūs varat instalēt 2 kontaktu kontaktligzdu, bija nomainīt esošo. Visām jaunajām kontaktligzdām bija jābūt 3 kontaktu.
Tomēr šodien ir ierasts redzēt jaunas kontaktligzdas, kurās ir tikai divas slotas un strāvas vadi, uz jaunām ierīcēm, kurās ir tikai divi zari. Tomēr, ja uzmanīgi tos apskatīsit, pamanīsit atšķirību, kas tos atšķir no novecojušiem, pirms 1947. gada ražotiem, 2 kontaktu spraudņiem un kontaktligzdām. Viens no zariem ir lielāks nekā otrs, kas nozīmē, ka kontaktdakša var kontaktligzdā ievietot tikai vienā veidā. Šie kontaktdakšas un kontaktligzdas ir polarizēts. Tā kā ligzdā nevar mainīt spraudņa orientāciju, jūs nevarat mainīt polaritāti.
Polarizētā spuldzē vai ierīcē karstais vads savienojas ar vienu slēdža spaili, un iekšējā shēma savienojas ar otru spaili, kas savukārt savienojas ar neitrālu vadu. Slēdzis ir izolēts no pārējās shēmas, tāpēc, kad tas ir atvērts, nekas nevar nonākt saskarē ar karsto vadu.
Ja kontaktdakšai nebūtu dažāda izmēra atzarojumu, jūs varētu mainīt polaritāti, ievietojot to otrādi. Karstais vads būtu saskarē ar shēmu, un ierīce potenciāli var izraisīt jums šoku. Tā kā jūs nevarat mainīt kontaktdakšu vai polaritāti, zemējums nav izšķiroša drošības funkcija, un kontaktdakšai nav nepieciešama iezemējuma tapa.
Dažādi elektrības kontaktligzdu veidi
Līdz šim apspriežamais trīsdakšu spraudnis ir paredzēts 120 voltu ķēdēm un līdz 15 ampēru strāvas apstrādei. Tas ir NEMA 5-15 kontaktdakša un kontaktligzda, kur NEMA ir Nacionālā elektrisko ražotāju asociācija. Šajā kontaktligzdā ir sloti trim tapām, bet karsto un neitrālo tapu spraugas ir dažāda lieluma, tāpēc to var izmantot ar polarizētu kontaktdakšu.
NEMA 1-15 ir šī spraudņa 2 kontaktu polarizētā versija. 3 kontaktu kontaktdakšas ārpus Ziemeļamerikas ne vienmēr atbilst NEMA standartiem, un tām parasti ir dažādas tapu konfigurācijas.
Interesanta iezemētā spraudņa NEMA 5-15 iezīme ir tā, ka zemējuma tapa ir aptuveni 1/8 collas garāka nekā pārējās divas. Loģika ir tāda, ka, pievienojot kaut ko kontaktligzdai, zemes kontakts vispirms sazinās, tāpēc jums vienmēr ir aizsardzība pret zemi. Daudzi cilvēki uzstāda NEMA 5-15 kontaktligzdu ar zemējuma tapu zem pārējiem diviem, bet tas ir otrādi. Zemējuma tapai jābūt augšpusē, lai nepieļautu, ka viss, kas nokrīt no augšas, varētu saskarties ar vadošajām tapām.
Eksistē viss NEMA kontaktdakšu konfigurāciju katalogs, lai apstrādātu 120 un 240 voltu lietojumprogrammas. Dažām 120 voltu ķēdēm ir divas tapas, bet dažām - trīs. 240 voltu ķēžu spraudņiem un tvertnēm parasti ir četras tapas, jo šīm ķēdēm ir divi karsti vadi, neitrāls vads un zemējums.
Starp citu, jūs bieži redzat 120 voltu kontaktdakšas un ierīces ar marķējumu 125, 115 vai 110 volti un 240 voltu uzlīmes ar marķējumu 250, 230 un 220 volti. Tie visi būtībā nozīmē vienas un tās pašas lietas. Līnijas spriegums Ziemeļamerikā nomināli ir 240 volti, kas dzīvojamā panelī ir sadalīts divās 120 voltu kājās. Dažādi alternatīvie spriegumi ir saistīti ar pārvades līniju svārstībām un sprieguma kritumiem ķēdes slodzes un attāluma no paneļa dēļ.
GFCI tvertnes nodrošina zemes bojājumu aizsardzību
Daudzas mājas Ziemeļamerikā tika uzceltas, pirms NEC vajadzēja ķēdes iezemēšanu, un to nepamatotajām shēmām un novecojušajām 2 kontaktu tirdzniecības vietas ir "vecotēvas". Tas faktiski ir neērtības, jo lielākajai daļai mūsdienu ierīču ir vai nu 3 kontaktu kontaktdakšas, vai arī tās ir polarizētas vieniem. Lai gan ir droši pieslēgt 2 kontaktu kontaktdakšu 3 kontaktu kontaktligzdā, otrādi nav taisnība, un tas atstāj ierīci bez zemējuma aizsardzības.
Vienkāršākais risinājums ir uzstādīt iezemētas ķēdes pārtraucēja (GFCI) kontaktligzdas mājas vietās, kur nepieciešamas iezemētas kontaktligzdas. GFCI ir iekšējs pārtraucējs, kas iedarbojas ikreiz, kad kontaktligzda atklāj patoloģiskas strāvas izmaiņas, kuras varētu izraisīt kāds, pieskaroties dzīvam kontaktam, stāvot ūdenī. GFCI var novērst elektrotraumu, taču tas neaizsargā jutīgu aprīkojumu no strāvas lēcieniem un nav pilnīgs zemējuma aizstājējs.
GFCI tapas ir standarta NEMA 5-15 konfigurācijā, kas nozīmē divas vertikālas slotas, katra dažāda lieluma, un pusapaļu zemes slotu. Parasti vienai ķēdei nav nepieciešams vairāk nekā viens GFCI, jo jebkurš GFCI aizsargās ierīces, kas pēc tam ir pievienotas ķēdē. Tādēļ jūs varat aizsargāt visu ķēdi, nomainot ķēdes pirmo izeju ar GFCI.
