Was ist ein Leistungsschalter und wie funktioniert er?
Das Problem
Es ist eine dunkle und stürmische Nacht. Sie knipsen das Flurlicht an, stecken die Kaffeemaschine ein und drehen die tragbare Elektroheizung auf. Sie fühlen sich wohl, wenn Sie ein schwaches, aber bedrohliches Klicken hören – und alles wird schwarz. Es ist kein Katzeneinbrecher oder Poltergeist, der Ihrem elektrischen System Streiche spielt. Es handelt sich um einen überlasteten Stromkreis, der durch einen ausgelösten elektrischen Schutzschalter geschützt wird. Irgendwie gruselig und mysteriös, oder? Nicht, wenn Sie ein paar einfache Dinge wissen.
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Abbildung A: Eine ordnungsgemäß funktionierende 15-AMP-Schaltung
Dieser Stromkreis verfügt über Drähte und einen elektrischen Schutzschalter, der die von den Geräten benötigte Stromstärke problemlos tragen kann
darauf.
Was ist eine Schaltung?
Wenn Strom in Ihr Haus gelangt, wird er zu einem Sicherungskasten (oder Sicherungskasten in älteren Häusern) geleitet, wo er in eine Reihe von Stromkreisen aufgeteilt wird. Jeder Stromkreis ist durch einen Unterbrecher oder eine Sicherung geschützt. Schlafzimmer, Wohnzimmer und Familienzimmer, in denen normalerweise nur Lichter, Wecker und andere kleine elektrische Geräte verwendet werden, werden normalerweise an 15-A-Stromkreisen betrieben. Küchen, Waschküchen, Badezimmer und Esszimmer – Orte, an denen Sie eher Toaster, Bügeleisen, Haartrockner und andere Gegenstände mit hoher Leistung verwenden – werden normalerweise von stärker belastbaren 20-A-Stromkreisen versorgt. Großgeräte wie 5.000-Watt-Elektrodurchlauferhitzer und 10.000-Watt-Elektroherde verbrauchen so viel Strom, dass sie einen eigenen 30- bis 50-A-Stromkreis benötigen (Siehe
Feige. D in „Zusätzliche Informationen“ unten), geschützt durch große „zweipolige“ Leistungsschaltergrößen.Was ist eine Stromkreisüberlastung?
Der Leistungsschalter, der Draht und sogar die Drahtisolierung sind alle so konzipiert, dass sie als System funktionieren – und dieses System hat Grenzen. Versuchen Sie, mehr Strom durch einen Stromkreis zu leiten, als er vorgesehen ist, und die Dinge passieren (Feige. B). Drähte erhitzen sich unter der Belastung durch den Überstrom. In diesem Fall kann sich die Isolierung um den Draht herum verschlechtern oder sogar schmelzen. Wenn die Isolierung schmilzt, wird der Strom nicht mehr im Draht eingeschlossen. Dann beginnen Brände. Glücklicherweise erkennt der Schutzschalter den Überstrom und „löst aus“, um den Stromfluss zu stoppen, bevor ein Schaden auftritt.
In der Nacht, in der das Licht in Ihrem Haus ausging, ging es Ihnen gut, nur das Licht und die Kaffeemaschine funktionierten. Die wirklichen Schwierigkeiten begannen, als Sie diese verflixte Raumheizung einstöpselten.
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Abbildung B: Ein überlasteter Stromkreis
Dieser Schaltkreis hat zu viele energieintensive Geräte und versucht, mehr Strom zu transportieren, als er dafür ausgelegt ist. Die Dinge beginnen sich aufzuheizen. Glücklicherweise erkennt der Leistungsschalter dies, löst aus und „unterbricht“ den Stromkreis.
Wie man Ampere, Volt und Watt berechnet
Um mit der Lösung des Problems zu beginnen, müssen wir eine einfache Faustregel kennen. Diese Formel hilft uns festzustellen, ob alle elektrischen Dinge in einem bestimmten Stromkreis ihn überlasten. Diese Formel hilft auch, einige alltägliche Begriffe und ihre Beziehung zueinander zu definieren. Schließlich werden Glühbirnen und Heizkörper in Watt beschriftet; Werkzeuge und Leistungsschalter in Ampere; und unser Hausstromnetz in Volt: Wie passt das alles zusammen?
Die einfache Formel (Feige. C) sagt uns wie: Watt geteilt durch Spannung entspricht Ampere. Die anderen gezeigten Gleichungen sind nur andere Möglichkeiten, dasselbe zu sagen.
Stromspannung kann am einfachsten als der Druck beschrieben werden, unter dem sich Elektrizität – eine Kette von Elektronen – bewegt. Der meiste Haushaltsstrom wird mit 120 Volt betrieben, obwohl der Strom für große Elektrogeräte mit dem höheren Druck von 240 Volt betrieben wird.
Ampere (oder Ampere) ist ein Maß für die Anzahl der Elektronen, die die Spannung über einen bestimmten Punkt in schiebt
eine Sekunde.
Watt ist eine Maßeinheit für elektrische Leistung. Es gibt an, wie viele Elektronen durch ein elektrisches Gerät geschoben wurden, damit es funktioniert. Das stellt Ihnen der Stromversorger in Rechnung.
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Abbildung C: Die Grundformel
Verwenden Sie diese einfachen Gleichungen, um verschiedene Messungen von Elektrizität umzuwandeln, um Dinge zu bestimmen wie viele Steckdosen an einem 15-Ampere-Schutzschalter Sie haben können oder wie viele Lichter an einem 15-Ampere-Stromkreis Sie haben können verfügen über.
Erfahren Sie mehr über Tipps für einfachere elektrische Hausverkabelung hier.
Warum reisen Breakers?
Der von Ihnen ausgelöste Stromkreis und Leistungsschalter haben eine Kapazität von 15 Ampere oder 1.800 Watt (15 Ampere x 120 Volt = 1.800 Watt). Die Lichter zogen 360 Watt oder mickrige 3 Ampere (360 Watt geteilt durch 120 Volt = 3 Ampere) – weit innerhalb der Kapazität Ihres 15-Ampere-Systems. Die 800-Watt-Kaffeemaschine (geteilt durch 120 Volt) zog 6,6 Ampere, wesentlich mehr Leistung als die Lampen, aber ihre kombinierte 9,6-Ampere-Leistung liegt immer noch innerhalb der Grenzen der 15-Ampere-Schaltung.
Aber als Sie die 1.200-Watt-Raumheizung einstöpselten, zogen die benötigten 10 Ampere plus der Strom der anderen beiden Geräte 19,6 Ampere durch ein 15-Ampere-System (Feige. B). Es ist wie eine Python, die ein Schwein verschluckt; Das System kann die Last einfach nicht bewältigen. Der Leistungsschalter hat dies eine Zeit lang toleriert. Aber als der Überstrom und die daraus resultierende Hitze begannen, die beiden Metallstücke im Unterbrecher zu verformen, begannen sie, den Abzug zu betätigen. Und wann die Metallteile verbogen sich bis zu einem bestimmten Punkt, der Auslöser schnappte zwei Kontaktpunkte auseinander, unterbrach den Stromfluss und schaltete das aus Schaltkreis. Bei einem großen, plötzlichen Zug im Stromkreis kann auch ein kleiner Elektromagnet im Leistungsschalter die Kontaktstellen auseinander ziehen. Wenn Sie Sicherungen haben, schmilzt die überschüssige Hitze einen Draht in der Sicherung, was wiederum den Stromfluss stoppt.
Wenn dies ein 20-Ampere-Schutzschalter gewesen wäre – einer mit dickerem Nr. 12-Draht, der 2.400 Watt tragen könnte – hätte der Schutzschalter nicht ausgelöst. Aber sobald der Draht in der Wand und der Unterbrecher im Unterbrecherkasten ist, können Sie nicht mehr viel tun, um einen etablierten Stromkreis aufzurüsten. Aber Sie haben andere Möglichkeiten.
240-Volt-Stromkreise
Größere Geräte wie elektrische Warmwasserbereiter, Trockner und Öfen benötigen so viel Strom, dass sie über 240-Volt-Stromkreise mit Strom versorgt werden. Das liegt daran, dass die Spannung in 240-Volt-Schaltungen doppelt so stark „drückt“. Zum Beispiel würde ein elektrisches Flügelhorn mit 6000 Watt an einem 120-Volt-Stromkreis einen 50-Ampere-Stromkreis erfordern (6.000 Watt geteilt durch 120 Volt = 50 Ampere). Das würde Mammutdrähte erfordern. Aber dasselbe Flügelhorn mit 6.000 Watt an einem 240-Volt-Stromkreis erfordert nur einen 25-A-Stromkreis (6.000 geteilt durch 240 = 25) und einen kleineren Draht und einen Schutzschalter.
Lösung eins – Die kurzfristige Lösung
Die einfache Lösung besteht darin, das Raumheizgerät an eine Steckdose eines Stromkreises mit Überkapazität anzuschließen. Die vorhandene Belastung eines Stromkreises können Sie ganz einfach feststellen: Schalter ausschalten, Lichtschalter betätigen und Steckdosen testen, welche nicht mehr funktionieren. Dann addieren Sie die Gesamtwattlast der Geräte in diesem Stromkreis. Das ist oft leichter gesagt als getan. Manchmal versorgt ein Stromkreis mit der Bezeichnung „Schlafzimmer“ Steckdosen in der Waschküche. Oder die oberen und unteren Ausgänge einer Duplex-Steckdose befinden sich in unterschiedlichen Stromkreisen. Sobald Sie einen Stromkreis abgebildet und die elektrischen Lasten addiert haben, können Sie feststellen, ob Sie weitere Geräte an den Stromkreis anschließen können, ohne ihn zu überlasten.
Denken Sie beim Addieren der elektrischen Lasten daran, dass ein Kabel mit einer Nennleistung von 15 Ampere den ganzen Tag über 15 Ampere tragen kann. 15-Ampere-Unterbrecher und -Sicherungen können jedoch nur 12 Ampere – 80 Prozent ihrer Nennleistung – auf Dauer tragen. Als kontinuierliche Basis wird ein Stromkreis angesehen, der drei Stunden oder länger voll ausgelastet ist. Diese 80-Prozent-Regel gilt für alle Leistungsschalter und Sicherungen. Ausführlichere Informationen zur Berechnung von Lasten finden Sie unter Vermeidung elektrischer Überlastungen.
Lösung 2 – Die langfristige Lösung
Die beste langfristige Lösung besteht darin, einen neuen dedizierten Stromkreis und eine neue Steckdose für die Heizung zu installieren. Die meisten Elektriker schlagen einen eigenen Stromkreis für jedes Gerät vor, das mehr als die Hälfte der Kapazität eines Stromkreises verbraucht. Feige. D in „Zusätzliche Informationen“ (unten) zeigt die Wattleistung von Geräten, die üblicherweise über dedizierte Stromkreise verfügen. Jedes Mal, wenn Sie ein großes Elektrogerät installieren – egal ob 120 oder 240 Volt – installieren Sie es in einem eigenen dedizierten Stromkreis mit der richtigen Kabelgröße und dem Schutzschalter.
Wie siehst du aus Feige. E, ein 20-Ampere-Leistungsschalter mit dickerem Nr. 12-Draht kann mehr Strom führen als ein 15-A-Stromkreis mit Nr. 14-Draht. Wenn Sie eine Küche, eine Waschküche, ein Badezimmer oder ein Esszimmer verkabeln oder neu verkabeln, müssen Sie gemäß dem National Electrical Code 20-A-Stromkreise installieren, die mehr Strom führen können. Wenn Sie viele Elektrowerkzeuge verwenden, ist es sinnvoll, auch für Garage, Werkstatt und Keller 20-Ampere-Stromkreise zu verwenden.
Informationen zum Verdrahten eines neuen Stromkreises finden Sie unter So schließen Sie einen neuen Stromkreis an.
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Abbildung E: Drahtstärken
Der größere 12-Gauge-Draht kann sicher mehr Stromstärke tragen als der kleinere 14-Gauge-Draht – ohne Überhitzung.
Erfahren Sie mehr über die 8 häufigsten Verstöße gegen elektrische Vorschriften hier.
Keine Manipulation erlaubt
Hausbesitzer, die einen „Penny in den Sicherungskasten“ stecken, um das Durchbrennen von Sicherungen zu verhindern, haben einen Gehirnkurzschluss. Ohne Sicherung den Stromfluss zu unterbrechen, wenn zu viele Ampere durch einen Stromkreis geleitet werden, Drähte überhitzen, die Drahtisolierung schmilzt und Brände ausbrechen. Und Sie können einen 15-A-Schutzschalter nicht einfach durch einen 20-A-Schutzschalter ersetzen; Das ist das moderne Äquivalent, einen Cent in den Sicherungskasten zu stecken. Denken Sie daran, dass der Schutzschalter, die Drähte und die Drahtisolierung alle so konzipiert und dimensioniert sind, dass sie sicher zusammenarbeiten.
Weitere Informationen
- Abbildung D: Gemeinsame dedizierte Stromkreise
