Kuzey Amerika'da, üç pimli bir cihaz fişi, cihazın topraklanmak üzere tasarlandığını gösterir. Topraklama, kısaca 3 pinli fiş bağlantısının işlevidir, ancak aslında ne anlama geliyor?
Muhtemelen bunun konut devrelerinde yerleşik bir güvenlik özelliği olduğunu duymuşsunuzdur, ancak topraklama güvenlik için bu kadar önemliyse, neden bazı yeni cihazlar 3 pimli yerine 2 pimli fişlerle geliyor? Spoiler uyarısı: Pimlerin farklı boyutlarda olması bu sorunun cevabı için ipucu veriyor.
İlk sökülebilir prizin Harvey Hubble tarafından 1903'te tanıtılmasından bu yana prizler önemli ölçüde değişti. Bundan önce, bir lambayı veya cihazı bir elektrik devresine geçici olarak bağlamanın ve bağlantısını kesmenin pratik bir yolu yoktu. Hubble'ın çıkışı kademeli olarak günümüzde 120 voltluk devreler için kullanılan standart 3 pimli fiş ve çıkış kombinasyonu olan NEMA 5-15 çıkışına dönüştü.
Prizler, anahtarlar, lamba tabanları ve diğer yaygın cihazlar AC devreleri için tasarlanmıştır çünkü tüm konut ve Kuzey Amerika'daki ticari güç - dünyanın her yerinde olduğu gibi - tümevarımdan gelir jeneratörler. AC gücü, DC gücünden farklı özelliklere sahiptir ve ampulün mükemmelleştirildiği günden beri baskındır.
Güç Şebekesi'nin Şafağı
Ampulün gelişimi 1806'da başladı ve 19. yüzyıl boyunca Thomas Edison ve meslektaşları tarafından 1879'da aşağı yukarı mükemmelleştirilene kadar devam etti.
Akkor ampullere olan talep, herkesin onlar için elektrik üretme kabiliyetini hemen geride bıraktı ve elektrik üreten istasyonlara duyulan ihtiyaç ortaya çıktı. Böylece, doğru akım (DC) üreten istasyonların ve alternatif akım (AC) istasyonlarının savunucuları arasında bir çekişme başladı - Akımların Savaşı olarak bilinen küçük bir tarih parçası.
Edison ve destekçileri açıkça DC güç üretiminin yanındaydı ve karşı tarafta Edison'un bir çalışanı olan Sırp bir mühendis olan Nikola Tesla vardı. Tesla'nın kampı günü kazandı ve ilk AC jeneratörlerinden biri 1892'de Niagara Şelalesi'nde devreye girdi. AC gücünün, DC gücüne göre üretilmesinin daha ucuz ve taşınmasının daha ekonomik olduğu kanıtlanmıştır.
Erken AC Cihazları Topraksızdı ve Şok Ediciydi
AC gücünün üretimi, esas olarak bir manyetik alanda dönen bir bobinden oluşan bir endüksiyon jeneratörüne dayanır. İletkenden geçen akım her dönüşte kendini tersine çevirir.
Bu, bobin terminalleri ve aralarındaki tüm ampuller arasında akan elektriğin doğrudan bir terminalden terminale akmadığı anlamına gelir. DC akımının yaptığı gibi, ancak bunun yerine sürekli olarak kendini tersine çevirir, bir yarım döngü sırasında bir terminale ve diğer yarıda diğerine doğru akar döngü.
Bir AC devresinde pozitif ve negatif terminaller yerine sıcak ve nötr terminaller bulunur. Bir AC devresindeki herhangi bir elektrikli cihaz için, sıcak terminal, jeneratöre bağlı olandır ve nötr terminal, gücü jeneratöre geri veren terminaldir.
Devreyi keserseniz, sıcak terminal canlı kalır, ancak nötr terminal ölür. Sıcak terminale dokunursanız şok alırsınız, ancak nötr terminale dokunursanız hiçbir şey hissetmezsiniz.
Elektrik santralleri çevrimiçi hale geldikçe, Kuzey Amerika'daki evler elektriklendi ve elektrikli çamaşır makineleri, elektrikli süpürgeler ve elektrikli buzdolapları hızla kullanılabilir hale geldi. Ancak şoklar yaygındı. Kablolar, anahtarlar ve prizler elektriksel olarak yalıtıldı, ancak yalıtım sık sık ufalandı, çatladı veya aşındı ve açıkta kalan sıcak tellerin insanların dokunduğu cihazların parçalarıyla temas etmesine neden oldu. Yıpranmış yalıtım ve gevşek bağlantılar nedeniyle yangınlar sık sık çıkıyordu.
Topraklama Nasıl Yardımcı Olur?
Bir kişinin sıcak bir kabloya veya sıcak bir kabloyla temas halindeki bir anahtara dokunduğunu varsayalım. Kişi bir şekilde havada süzülüyorsa veya buna eşdeğer olarak elektrik yalıtımlı ayakkabılar giyiyorsa hiçbir şey olmazdı. Kişi çıplak ayakla yerde duruyorsa, elektrik, kişinin vücudundan geçerek, mevcut en büyük elektrik lavabosu olan toprağa akacaktır.
Bir kişinin kalbini durdurmak için bir amperlik akımın (100 mA) yalnızca onda biri yeterlidir, bu nedenle karşılaşma ölümcül olabilir.
Şimdi elektriğin iletken bir tel aracılığıyla zaten bu yola sahip olup olmadığını düşünün. Tel, insan vücudundan daha düşük empedanslı bir toprak yolu sağlar. (İç direnç AC devreleri için ne direnç DC devreleri içindir).
Elektrik her zaman en az dirençli (empedans) yolu seçer, böylece sıcak tele dokunan kişi bir şok almaz - veya en azından bir şok kadar büyük olmaz. Topraklamanın arkasındaki temel fikir budur.
Topraklama, elektrikli ekipman için de iyidir. Aşınmış yalıtım, gevşek bağlantılar veya bozuk bir cihaz nedeniyle kısa devre meydana gelirse, topraklama tel, elektrik için alternatif bir yol sağlar, böylece devreyi yakmaz ve bir ateş. Yine, bu işe yarar çünkü toprak yolunun empedansı devre boyunca olandan daha azdır.
3 Pinli Fiş İşlevi
Bağlanmanın bir yolu yoksa devredeki bir topraklama yolu pek iyi değildir ve 3 pinli fişteki üçüncü pin bunun içindir. Fiş, elektrikli süpürge, blender, elektrikli testere veya çalışma lambası olsun, kullanılan elektrikli aparata bağlanan bir güç kablosuna bağlanır. Cihazdaki devre, her şey toprak terminaline bağlanacak şekilde kablolanmıştır.
Topraklama terminali, fiş üzerindeki topraklama pimi aracılığıyla binanın devresindeki topraklama kablosuna bağlanır. Bir cihazın 3 pimli fişi varsa, üçüncü pimi keserek veya 3 pimli - 2 pimli adaptör kullanarak asla atlamamalısınız. Bunu yaparsanız, kullandığınız cihaz topraklanmamıştır ve tehlikeli olabilir.
3 pinli fiş kablosu renkleri tüm dünyada aynı değildir, ancak Kanada, Amerika Birleşik Devletleri ve Meksika dahil olmak üzere Kuzey Amerika'da standartlaştırılmıştır. Ulusal Elektrik Kodu (NEC), nötr kablonun rengi olarak beyazı belirtir, ancak sıcak kablo veya topraklama kablosunun renkleri için herhangi bir gereklilik oluşturmaz. Bununla birlikte, sıcak kablo için kırmızı veya siyahın ve topraklama kablosu için yeşilin kullanılması konusunda yakından takip edilen bir kural vardır. Topraklama kabloları da genellikle çıplak bırakılır.
Neden Bazı Aletlerde 2 Pinli Fişler Vardır?
NEC, 1947'de çamaşırhanelerde topraklanmış devre gerektirmeye başladı ve 1956'da bu gereksinimi diğer birçok yere genişletti. Vardiya, 2 pimli fişleri ve çıkışları tamamen eskimiş hale getirdi. 2 pimli bir priz takabileceğiniz tek zaman, mevcut olanı değiştirdiğiniz zamandı. Tüm yeni çıkışlar 3 pimli olmak zorundaydı.
Ancak bugün, yalnızca iki uçlu yeni cihazlarda yalnızca iki yuvalı yeni prizler ve güç kabloları görmek yaygındır. Yine de bunlara yakından bakarsanız, onları eski, 1947 öncesi, 2 pinli fiş ve prizlerden ayıran farkı göreceksiniz. Çatallardan biri diğerinden daha büyüktür, bu da fişin prize yalnızca tek yönlü takılabileceği anlamına gelir. Bu fişler ve çıkışlar polarize. Soketteki fişin yönünü tersine çeviremeyeceğiniz için polariteyi tersine çeviremezsiniz.
Polarize bir lamba veya cihazda, sıcak tel anahtarın bir terminaline bağlanır ve dahili devre diğer terminale bağlanır, bu da sırayla nötr tele bağlanır. Anahtar devrenin geri kalanından yalıtılmıştır, bu nedenle açıkken hiçbir şey sıcak tel ile temas edemez.
Fişin farklı boyutta uçları yoksa, ters takarak polariteyi tersine çevirebilirsiniz. Sıcak tel devre ile temas halinde olacaktır ve cihaz potansiyel olarak size bir şok verebilir. Fişi veya polariteyi tersine çeviremeyeceğiniz için topraklama önemli bir güvenlik özelliği değildir ve fişin topraklama pimine ihtiyacı yoktur.
Farklı Elektrik Prizleri Çeşitleri
Şimdiye kadar tartışılan 3 uçlu fiş, 120 volt devreler için tasarlanmıştır ve 15 amper'e kadar akımı idare eder. NEMA'nın Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği olduğu NEMA 5-15 fiş ve prizdir. Bu çıkışta üç pim için yuvalar vardır, ancak sıcak ve nötr pim yuvaları farklı boyutlardadır, bu nedenle polarize bir fişle kullanılabilir.
NEMA 1-15, bu fişin 2 pimli, polarize versiyonudur. Kuzey Amerika dışındaki 3 pinli fişler NEMA standartlarına uymayabilir ve genellikle farklı pin konfigürasyonlarına sahiptir.
NEMA 5-15 topraklı fişin ilginç bir özelliği, topraklama piminin diğer ikisinden yaklaşık 1/8 inç daha uzun olmasıdır. Bunun arkasındaki mantık, bir şeyi taktığınızda, önce topraklama piminin temas etmesidir, böylece her zaman toprak korumanız olur. Birçok kişi NEMA 5-15 çıkışını topraklama pimi diğer ikisinin altına gelecek şekilde kurar, ancak bu terstir. Yukarıdan düşen herhangi bir şeyin iletken pimlere temas etmesini önlemek için topraklama pimi üstte olmalıdır.
120 ve 240 voltluk uygulamaları işlemek için tüm NEMA fiş konfigürasyonları kataloğu mevcuttur. Bazı 120 voltluk devrelerde iki, bazılarında üç pin bulunur. 240 voltluk devreler için fişler ve prizler genellikle dört pime sahiptir, çünkü bu devrelerde iki sıcak kablo, bir nötr kablo ve bir toprak bulunur.
Bu arada, genellikle 125, 115 veya 110 volt olarak etiketlenmiş 120 voltluk fişler ve cihazlar ile 250, 230 ve 220 volt olarak etiketlenmiş 240 voltluklar görürsünüz. Bunların hepsi temelde aynı şeyleri ifade eder. Kuzey Amerika'daki hat voltajı, konut panelinde 120 voltluk iki bacağa bölünmüş olan nominal olarak 240 volttur. Çeşitli alternatif voltajlar, iletim hatlarındaki dalgalanmalardan ve devre yükü ve panelden uzaklık nedeniyle voltaj düşüşlerinden kaynaklanmaktadır.
GFCI Prizleri Toprak Arıza Koruması Sağlar
Kuzey Amerika'daki birçok ev, NEC gerekli devre topraklamasından önce inşa edildi ve bunların topraklanmamış devreleri ve eski 2 pimli çıkışlar "dede" dir. Bu aslında bir rahatsızlıktır, çünkü çoğu modern cihazda ya 3 pinli fişler bulunur ya da polarize olanlar. 2 pimli bir fişi 3 pimli bir prize takmak güvenli olsa da, bunun tersi doğru değildir ve cihazı toprak koruması olmadan bırakır.
En kolay çözüm, evin topraklı prizlere ihtiyaç duyan alanlarına topraklama hatası devre kesici (GFCI) çıkışları takmaktır. Bir GFCI, birinin suda dururken canlı bir kontağa dokunmasının neden olabileceği gibi, çıkış akımda anormal bir değişiklik algıladığında devreye giren bir dahili kesiciye sahiptir. Bir GFCI elektrik çarpmasını önleyebilir, ancak hassas ekipmanı akım dalgalanmalarından korumaz ve topraklamanın tam yerini tutmaz.
Bir GFCI'nin pimleri, her biri farklı boyutlarda iki dikey yuva ve bir yarı dairesel toprak yuvası anlamına gelen standart NEMA 5-15 konfigürasyonundadır. Genellikle devre başına birden fazla GFCI'ye ihtiyacınız yoktur çünkü herhangi bir GFCI, devrede kendisinden sonra bağlanan cihazları koruyacaktır. Bu nedenle devredeki ilk çıkışı bir GFCI ile değiştirerek tüm devreyi koruyabilirsiniz.