電気システムの仕組み

ナイアガラの滝に最初の交流発電所が稼働してから 100 年以上が経ちました。 それ以来、米国、そして最終的には世界が電力網によって変わりました。 高圧電線を運ぶ塔と、家庭や企業に電力を供給する電柱が、どの先進国でも風景の大半を占めています。 各地域には、ネットワークの維持と修理を行う独自の電力会社があります。

しかし、各家庭には独自の電気システムがあり、そこで問題が発生しても電力会社は解決しません。 問題が発生したときに誰に連絡すればよいかを知るために、住宅所有者は電力会社の責任の行き着く先を理解する必要があります。 そして、彼らの生活が始まります。そして、電力がどのように家に入り、すべての場所に分配されるかについての理解も始まります。 回路。

電気も魅力的ですが、 電気システム 複雑になる可能性があり、その仕組みについての説明は専門的な話になりがちです。 この説明 (電気技師ではなく建設業者の目を通して) は、物事をできるだけ単純にするよう努めています。

ライントランスの役割

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太陽光発電装置にもかかわらず、先進国の電力網は主に蒸気、水、または風力タービンによって電力を供給されています。 これらのタービンは交流 (AC) を生成し、1 秒間に 60 回方向を変えます (60 ヘルツまたは 60 Hz。）北米では、巨大な鉄塔と電力で支えられた送電線を通して送電します。 極。

電圧は、電線に電気を流す力と考えてください。 効率的かつ可能な限り低コストで長距離伝送を可能にするには、電圧を非常に高くする必要があります (数十万ボルト程度)。 この電圧は実際に使用するには高すぎるため、ライントランスは電圧を使用可能な値まで降圧する (降圧する) 必要があります。

電柱を見ると、上部に大きな金属製の円柱があることに気づくでしょう。 それがライントランスで、電圧を家庭用の約 120/240 ボルトに降圧します。 これは、北米の一世帯住宅および二世帯住宅に供給される標準電圧です。 他の電圧構成は商業用および工業用の建物に使用されます。

電気技師の達人ジョン・ウィリアムソン氏によれば、多くの地域では地域の公共配電システムが埋もれているという。 地下にあるため、商用変圧器は、一部の住宅で見られるよく知られたパッドに取り付けられた緑色のボックスの中にあります。 近所。

「地域の送電網運営者は、送電網の電圧と 60 Hz の周波数が安定して一貫していることを確認するために、24 時間体制で精力的に黙々と働いています」と彼は言います。 「これは私たち全員が当然のことだと思っていることです。」

変圧器からメーターまで

変圧器から家庭までの一般的な架空引込線には、2 本の熱線と 1 本の中性線の 3 本の電線が通っています。 測定された電圧は、ホットワイヤからホットワイヤまでは 240 ボルト、中性線と各ホットワイヤの間は 120 ボルトです。 地下施設でも 3 本の絶縁電線の同じ基本構成が見られます。

まず、ウェザーヘッドを通過します。ウェザーヘッドは、雨の侵入を防ぐためのガチョウの首のような開口部が屋根や外壁にしっかりと取り付けられた長い導管です。 次に引き込み線の終点は電力メーターです。電力メーターは通常、ウェザーヘッドのすぐ下の家の側面に取り付けられています。 ワイヤはメーターのライン端子に接続され、メーターが家への電流の流れを監視できるようになります。

現在のほとんどのメーターはスマート メーターであり、無線信号を介してこの情報を電力会社に自動的に中継します。 これにより、公共料金の検針員が各家庭を訪問する必要がなくなります。 ガラス製の電力量計は電力会社に属しますが、メーターソケットの筐体とその後に設置される敷地内の電気システムのすべてのコンポーネントは住宅所有者に属します。

メーターからサービスパネルまで

ライン端子とはメーターの反対側にある負荷端子から、引き込み線がメインのサービス パネルに接続されます。 通常、そこに到達する前に壁を通過する必要があります。 その時点では、通常、家の側面にジャンクション ボックスまたは電線管継手 (取り外し可能なカバー付き) が取り付けられています。 また、屋外のサービス切断スイッチを通過することもできます。これは、2023 年以降、米国電気工事規程 (NEC) で義務付けられていますが、古い住宅には備えられていない可能性があります。

「NEC は現在、初期対応者のために外部の緊急切断スイッチを必要としています」とウィリアムソン氏は説明します。 サービス切断は、2 つのコード ルールを同時に満たすことができます。つまり、緊急切断とサービスの両方として機能します。 接続を解除します。 緊急時対応者は、家に入る前に屋外の切断スイッチを使用して家の電源を切ることができます。」

メインのサービス パネルは屋内、通常は地下室、ユーティリティ ルーム、またはガレージにあります。 ワイヤーは壁を通ってパネルの上部または下部から入ります。 各ワイヤは主回路ブレーカーに接続され、次に回路ブレーカーと嵌合するように設計された銅または合金の母線に接続されます。 の サーキットブレーカー パネルのバスバーに「差し込む」だけです。

MAIN ブレーカーは、多くの場合ラベルが付けられているように、2023 年以前の家庭では主断路としても使用できます。 電流負荷が定格を超えるとトリップしてオフになるように設計されています。 NEC は、新築の場合、住戸あたり最低定格 100 アンペアを要求していますが、大規模な住宅では 200 アンペア以上のサービスが必要になる場合があります。

パネルの内部

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2 つの銅または合金のバス バーは「ホット バス バー」として知られており、それらの間の電圧は 240 ボルトです。 これらの他に、ニュートラル バーと機器接地バーという 2 つの端子バーがあります。

ニュートラル端子バー

中性端子バーは通常ニッケルメッキされており、中性端子バーと区別するために銀色になっています。 銅 ホットなバスバー。 120 ボルト分岐回路の白色の中性線は中性端子バーで終端し、白色の中性線引き込み線によって変圧器に接続されます。 これにより、いずれかのホットバスから発生した電気が変圧器に戻り、完全な回路を形成する方法が提供されます。

機器のアースバー

ほとんどのパネルには、アース (接地) に直接接続する追加の端子バーがあり、多くの場合、家のすぐ外の地面に接地棒を打ち込むことによって接続されますが、NEC にはいくつかのオプションがあります。 これらの「接地電極」です。 住宅に供給する地下の市営金属製水道管に接続したり、新築の場合は家のコンクリート内の鉄筋に接続したりできます。 足場。

家庭内のすべての分岐回路ケーブルには、この端子バーに接続する裸 (または緑色) の機器接地線があります。 接地線は、地絡電流が電気パネルに戻る低抵抗の直接経路を提供し、そこでヒューズが切れたり、回路ブレーカーがトリップしたりします。 接地線は回路内を継続的に走り、すべてのコンセント、照明スイッチ、器具、およびすべての金属製電気ボックスに接続します。

サーキットブレーカーと分岐回路

全回路 ワイヤー 照明、コンセント、電化製品などの家庭内の電気機器に電力を供給する電力は、メインのサービス パネルから供給されます。 例外はありますが、回路ケーブルには中性バーに接続する白色のワイヤと、裸または緑色のアース線が付いています。 回路が 120 で動作するか 240 で動作するかに応じて、接地バーと 1 つまたは 2 つの熱線 (黒および/または赤) に接続します。 ボルト。

ホット バスに直接接続する代わりに、各分岐回路のホット ワイヤが回路に接続されます。 ブレーカ 電流が定格を超えるとトリップして回路への電力を遮断します。 120 ボルトの回路を制御する単極ブレーカーの定格は通常 15 または 20 アンペアで、それぞれがスロットに差し込まれ、バス バーの 1 つに自動的に接続されます。 240 ボルト回路用の 2 極ブレーカーは、両方のバス バーに接続する必要があります。

パネルの配線はすべてドアと、その後ろにあるデッドフロントカバーで隠されています。このカバーはパネルの前面にネジ止めされており、サーキットブレーカーだけが露出しています。 金属パネルの筐体は、偶発的なアーク放電や火花が発生しないように設計されており、人が本来あるべきでない場所に手や指を突っ込むのを防ぎます。 ドアまたはカバーのラベルまたはパネル インデックスは、各ブレーカーが家のどの回路を制御しているかを示します。

Chris Deziel は、30 年以上にわたり建築業界で活躍してきました。 彼はオレゴン州の砂漠に小さな都市を一から建設し、2 つの造園会社の設立にも協力しました。 彼は大工、配管工、家具の再仕上げ工として働いてきました。 Deziel は 2010 年から DIY 記事を執筆しており、オンライン コンサルタントとして働いており、最近では Home Depot の Pro Referral サービスに携わっています。 彼の作品は Landlordology、Apartments.com、Hunker で公開されています。 デジエルは科学コンテンツも出版しており、熱心なミュージシャンでもあります。