Hogyan működik egy elektromos rendszer

Több mint 100 év telt el azóta, hogy a Niagara-vízesés első váltakozó áramú erőműve üzembe került. Azóta az Egyesült Államokat és végül a világot is átalakította az elektromos hálózat. A magasfeszültségű vezetékeket szállító tornyok és villanyoszlopok, amelyek az otthonok és a vállalkozások számára áramot osztanak el, uralják a tájat minden fejlett országban. Minden régiónak saját áramszolgáltatója van a hálózat karbantartására és javítására.

Minden otthonnak saját elektromos rendszere van, és ha ott problémák lépnek fel, az áramszolgáltató nem javítja ki azokat. Ahhoz, hogy a lakástulajdonosok tudják, kit hívjanak, ha problémák merülnek fel, meg kell érteniük, hol ér véget az áramszolgáltató felelőssége és kezdődik az övék – valamint annak megértése, hogy a hatalom hogyan jut el az otthonba, és hogyan oszlik el az összes áramkörök.

Az elektromosság lenyűgöző, de

elektromos rendszerek bonyolultak lehetnek, és a működésükre vonatkozó magyarázatok beleakadhatnak a technikai dolgokba. Ez a leírás (az építtető szemével, nem egy villanyszerelő szemével) igyekszik a lehető legegyszerűbben tartani a dolgokat.

A vonaltranszformátor szerepe

Családi ezermester

A napelemes generátorok ellenére a fejlett országok elektromos hálózatait nagyrészt gőz-, víz- vagy szélturbinák táplálják. Ezek a turbinák váltakozó áramot (AC) termelnek, amely másodpercenként 60-szor változtatja az irányt (60 Hertz ill. 60 Hz). pólusok.

Gondoljon a feszültségre, mint arra az erőre, amely az elektromosságot a vezetékeken keresztül hajtja. A feszültségnek nagyon magasnak (több százezer voltos nagyságrendűnek) kell lennie ahhoz, hogy hatékonyan és a lehető legalacsonyabb költséggel lehessen nagy távolságokon átvinni. Ez a feszültség túl magas a gyakorlati felhasználáshoz, ezért a vonali transzformátornak le kell csökkentenie (csökkentenie) a feszültséget egy használható értékre.

Ha ránézel egy villanyoszlopra, egy nagy fémhengert láthatsz a tetején. Ez a vonali transzformátor, és háztartási használatra körülbelül 120/240 voltra csökkenti a feszültséget. Ez az észak-amerikai egy- és kétcsaládos házak szabványos feszültsége. Más feszültség-konfigurációkat használnak kereskedelmi és ipari épületekhez.

John Williamson villanyszerelő mester szerint sok területen a helyi közüzemi elosztórendszer el van temetve a föld alatt, így a közüzemi transzformátorok az ismerős, párnára szerelt zöld dobozokban vannak, amelyeket néhány lakóházban láthat városrészek.

„A regionális villamosenergia-hálózat-üzemeltetők fáradhatatlanul és csendben dolgoznak éjjel-nappal, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a hálózat feszültsége és 60 Hz-es frekvenciája stabil és egyenletes” – mondja. – Ezt mindannyian természetesnek tartjuk.

A transzformátortól a mérőig

A transzformátortól az otthonig terjedő tipikus felsővezetékes vezeték három vezetéket hordoz: két forró vezetéket és egy nulla vezetéket. A mért feszültség 240 volt melegről melegre, és 120 volt a nulla és az egyes forró vezetékek között. A három szigetelt vezeték ugyanazt az alapkonfigurációt találja a földalatti telepítésekben.

Először áthaladnak az időjárási fejen, amely egy olyan csővezeték, amely szilárdan a tetőhöz vagy egy lúdnyakú nyílással van rögzítve, hogy megakadályozza az esőt. Ezután a szerviz-bejárati vezetékek következő állomása a villanyóra, amelyet általában a ház oldalára rögzítenek közvetlenül az időjárási fej alá. A vezetékek a mérő Line kapcsaihoz csatlakoznak, ami lehetővé teszi, hogy a mérő figyelje a házba irányuló áram áramlását.

Manapság a legtöbb mérő intelligens mérő, és ezt az információt vezeték nélküli rádiójeleken keresztül automatikusan továbbítja az áramszolgáltatónak. Így nincs szükség közüzemi fogyasztásmérő-leolvasókra minden otthonra. Az üveg wattóra mérő az áramszolgáltatóé, de a mérő aljzat burkolata és a helyiség elektromos rendszerének minden utána következő alkatrésze a háztulajdonosé.

A mérőtől a szervizpanelig

A terhelési sorkapcsokról, amelyek a mérőműszernek a vonali kivezetésekkel ellentétes oldalán találhatók, a szervizbemeneti vezetékek a fő szervizpanelhez mennek. Mielőtt odaérnek, általában át kell menniük egy falon. Ezen a ponton általában egy elosztódoboz vagy csőszerelvény (levehető fedéllel) van a ház oldalához rögzítve. Áthaladhatnak egy külső szolgáltatási megszakítón is, amelyet a Nemzeti Elektromos Szabályzat (NEC) 2023-tól megkövetel, de a régebbi házakban előfordulhat, hogy nem.

„A NEC-hez most egy külső VÉSZLEÁLLÍTÓ kapcsolóra van szükség az elsősegélynyújtók számára – magyarázza Williamson –, de egy külső A Service Disconnect egyidejűleg két kódszabálynak is eleget tud tenni: vészlekapcsolásként és szolgáltatásként is szolgál. Leválasztás. Az elsősegélynyújtók a külső megszakító kapcsolóval megszakíthatják a ház áramellátását, mielőtt belépnének.”

A fő szervizpanel beltérben található, általában a pincében, egy háztartási helyiségben vagy egy garázsban. A vezetékek átmennek a falon, és a panel tetején vagy alján keresztül jutnak be. Mindegyik vezeték egy fő megszakítóhoz csatlakozik, majd réz- vagy ötvözet sínekhez, amelyeket úgy terveztek, hogy kapcsolódjanak a megszakítókhoz. A megszakítók egyszerűen „csatlakoztassa” a panel sínre.

A MAIN megszakító, ahogyan gyakran fel van tüntetve, fő megszakítóként is használható a 2023 előtti otthonokban. Úgy tervezték, hogy kioldjon és kikapcsoljon, ha az aktuális terhelés meghaladja a névleges értékét. Új építés esetén az NEC minimum 100 amperes teljesítményt ír elő egy lakóegységhez, de a nagyobb otthonok esetében előfordulhat, hogy 200 amperes vagy több szolgáltatásra van szükség.

A Panel belsejében

Családi ezermester

A két rézből vagy ötvözetből készült gyűjtősín „forrósínként” ismert, és a köztük lévő feszültség 240 volt. Ezeken kívül van még két sorkapocs, a nulla rúd és a berendezés földelő rúdja.

A semleges csatlakozórúd

A semleges csatlakozórúd általában nikkelezett, és ezüst színű, hogy megkülönböztesse a szártól réz forró buszbárok. A 120 voltos leágazó áramkörök fehér nulla vezetékei a nulla kivezetésen végződnek, amely viszont egy fehér nulla bemeneti vezetéken keresztül csatlakozik a transzformátorhoz. Ez lehetővé teszi, hogy bármelyik forró buszról származó elektromos áram visszatérjen a transzformátorhoz, és egy teljes áramkört képezzen.

A berendezés földelő rúdja

A legtöbb panelnek van egy extra sorkapocsléce, amely közvetlenül a földhöz (földeléshez) csatlakozik, gyakran a földbe döfött földelő rúd segítségével, közvetlenül az otthonon kívül, de az NEC-nek számos lehetősége van ezek a „földelő elektródák”. Csatlakozhatnak a föld alatti települési fém vízvezetékekhez, amelyek a házat látják el, vagy új építés esetén a betonacél betonacélhoz lábazatok.

Az otthon minden leágazó áramköri kábelének csupasz (vagy zöld) földelővezetéke van, amely ehhez a sorkapocsléchez csatlakozik. A földelő vezeték közvetlen, alacsony ellenállású utat biztosít a földzárlati áram számára az elektromos panelhez, ahol kiolvad egy biztosíték vagy kiold egy megszakítót. A földelő vezeték folyamatosan áthalad az áramkörön, minden csatlakozóaljzathoz, villanykapcsolóhoz és lámpatesthez, valamint minden fém elektromos dobozhoz csatlakozik.

Megszakítók és elágazó áramkörök

Minden áramkör vezetékek amelyek az otthoni elektromos eszközöket, például lámpákat, aljzatokat és készülékeket táplálják, a fő szervizpanelből származnak. Bár vannak kivételek, az áramköri kábeleknek van egy fehér vezetéke, amely a nulla rúdhoz csatlakozik, egy csupasz vagy zöld földelővezeték, amely csatlakozik a földelő rúdhoz és egy vagy két forró vezetékhez (fekete és/vagy piros), attól függően, hogy az áramkör 120 vagy 240 fokon működik volt.

Ahelyett, hogy közvetlenül a forró buszhoz csatlakozna, minden leágazó áramkör forró vezetéke egy áramkörhöz csatlakozik megszakító amely leoldja és megszakítja az áramkört, ha az áramfelvétel meghaladja a névleges értékét. A 120 voltos áramköröket vezérlő egypólusú megszakítók általában 15 vagy 20 amper névlegesek, és mindegyik egy nyílásba pattan, amely automatikusan csatlakoztatja az egyik sínhez. A 240 V-os áramkörök kétpólusú megszakítóinak érintkezniük kell mindkét gyűjtősínnel.

A panel összes vezetékét egy ajtó rejti el, és mögötte egy holt elülső burkolat, amely a panel elejére csavarodik, és csak a megszakítókat hagyja szabadon. A fémpanel házat úgy tervezték, hogy megakadályozza a véletlen ívképződést vagy szikrázást, és megakadályozza, hogy az emberek oda dugják a kezüket és az ujjaikat, ahol nem valók. Az ajtón vagy a burkolaton található címkék vagy panel index jelzi, hogy az egyes megszakítók a házban melyik áramkört vezérlik.

Chris Deziel több mint 30 éve tevékenykedik az építőiparban. Az alapoktól segített felépíteni egy kis várost az oregoni sivatagban, és segített két tereprendezéssel foglalkozó cég létrehozásában. Dolgozott asztalosként, vízvezeték-szerelőként és bútorfelújítóként. Deziel 2010 óta ír barkács cikkeket, és online tanácsadóként dolgozott, legutóbb a Home Depot Pro Referral szolgáltatásával. Munkáját a Landlordology, az Apartments.com és a Hunker oldalakon tették közzé. Deziel tudományos tartalmakat is publikált, és lelkes zenész.