Како функционише електрични систем

Прошло је више од 100 година од када је прва електрана на наизменичну струју на Нијагариним водопадима постала онлајн. Од тада, Сједињене Државе и на крају свет су трансформисани електричном мрежом. Куле које носе високонапонске жице и струјне стубове који дистрибуирају електричну енергију кућама и предузећима доминирају пејзажом у свакој развијеној земљи. Сваки регион има своју електроенергетску компанију за одржавање и поправку мреже.

Међутим, сваки дом има свој електрични систем, а када се тамо догоде проблеми, електропривреда их неће поправити. Да би знали кога да позову када се појаве проблеми, власници кућа морају да схвате где престаје одговорност електропривреде и њихово почиње — као и разумевање како моћ улази у дом и дистрибуира се кроз све кола.

Струја је фасцинантна, али електрични системи може бити компликовано, а објашњења о томе како они раде могу заглибити у техничким детаљима. Овај опис (очима градитеља, а не електричара) покушава да ствари буду што једноставније.

Улога линијског трансформатора

Фамили Хандиман

Без обзира на соларне генераторе, електричне мреже у развијеним земљама се углавном напајају парним, воденим или ветротурбинама. Ове турбине производе наизменичну струју (АЦ) — која мења смер 60 пута у секунди (60 Херца или 60 Хз.) у Северној Америци — и напајају га преко далековода које подржавају џиновски торњеви и струја стубови.

Замислите напон као силу која покреће струју кроз жице. Напон мора бити веома висок (реда неколико стотина хиљада волти) да би се омогућио пренос на велике удаљености ефикасно и уз најнижу могућу цену. Овај напон је превисок за практичну употребу, тако да линијски трансформатор мора да смањи напон (смањи га) до употребљиве вредности.

Ако погледате електрични стуб, на врху ћете уочити велики метални цилиндар. То је мрежни трансформатор и смањује напон на приближно 120/240 волти за употребу у домаћинству. То је стандардни напон који се испоручује у једно- и две породичне куће у Северној Америци. Друге напонске конфигурације се користе за пословне и индустријске зграде.

У многим областима, каже главни електричар Џон Вилијамсон, локални систем дистрибуције комуналних услуга је затрпан под земљом, тако да су комунални трансформатори у познатим зеленим кутијама постављеним на подлоге које видите у неким стамбеним зградама суседства.

„Оператери регионалне електричне мреже раде неуморно и нечујно даноноћно како би били сигурни да су напон и фреквенција мреже од 60 Хз стабилни и доследни“, каже он. "Ово је нешто што сви узимамо здраво за готово."

Од трансформатора до мерача

Типични пад за надземни сервис који иде од трансформатора до куће носи три жице: две вруће жице и једну неутралну жицу. Измерени напон је 240 волти од вруће до вруће, и 120 волти између неутралне и сваке вруће жице. Наћи ћете исту основну конфигурацију од три изоловане жице у подземним инсталацијама.

Прво, они пролазе кроз временску главу, што је дужина канала чврсто причвршћена за кров или бочни део са отвором са гушчјим вратом да би се спречила киша. Затим следећа станица за каблове за сервисни улаз је електрични бројило, које је обично причвршћено са стране куће одмах испод главе за временске услове. Жице се повезују на терминале мерача, што омогућава мерачу да прати проток струје до куће.

Већина данашњих бројила су паметна бројила и аутоматски преносе ове информације електроенергетској компанији путем бежичних радио сигнала. Ово елиминише потребу да читачи водомера посећују сваки дом. Стаклени бројило ват-часова припада електропривреди, али кућиште утичнице бројила и све компоненте електричног система просторије које долазе након њега припадају власнику куће.

Од бројила до сервисне табле

Са терминала за оптерећење, који се налазе на супротној страни мерача од терминала линије, каблови за сервисни улаз затим иду до главне сервисне табле. Пре него што стигну тамо, обично морају да прођу кроз зид. У том тренутку обично се налази разводна кутија или цевни прикључак (са поклопцем који се може уклонити) причвршћен са стране куће. Такође би могли да прођу кроз спољни прекидач за искључивање, који Национални електрични кодекс (НЕЦ) захтева од 2023. године, али старије куће можда немају.

„НЕЦ сада захтева спољашњи прекидач за хитно искључивање за оне који прве реагују“, објашњава Вилијамсон, „али спољашњи Искључивање услуге може истовремено задовољити два правила кода: служи и као хитно искључење и као услуга Прекини везу. Хитне службе за хитне случајеве могу да користе спољни прекидач да искључе струју у кући пре него што уђу."

Главни сервисни панел је у затвореном простору, обично у подруму, помоћној просторији или гаражи. Жице пролазе кроз зид и улазе кроз горњи или доњи део панела. Свака жица се повезује на главни прекидач, а затим на сабирнице од бакра или легуре, које су дизајниране да се спајају са прекидачима. Тхе прекидачи кола једноставно се „прикључите“ на сабирнице панела.

ГЛАВНИ прекидач, како се често означава, може се користити и као главни прекидач у кућама пре 2023. Дизајниран је да се отвори и искључи када тренутно оптерећење премаши његову номиналну вредност. За нову изградњу, НЕЦ захтева минималну снагу од 100 ампера за стамбену јединицу, али већим домовима ће можда бити потребан сервис од 200 ампера или више.

Унутар панела

Фамили Хандиман

Две сабирнице од бакра или легуре познате су као „вруће сабирнице“, а напон између њих је 240 волти. Поред ових, постоје још две прикључне шипке, неутрална шипка и шипка за уземљење опреме.

Неутрална терминална шипка

Неутрална терминална шипка је обично никлована и има сребрну боју да би се разликовала од бакар вруће аутобуске барове. Беле неутралне жице за струјна кола од 120 волти завршавају се на неутралној терминалној траци која се, заузврат, повезује са трансформатором белом неутралном жицом за сервисни улаз. Ово обезбеђује начин да се електрична енергија која потиче из било које вруће сабирнице врати у трансформатор и формира комплетно коло.

Шипка за уземљење опреме

Већина панела има додатну терминалну шипку која се повезује директно са земљом (уземљењем), често помоћу шипке за уземљење која је ударена у земљу одмах изван куће, али НЕЦ има неколико опција за ове „електроде за уземљење“. Могу да се повежу на подземне комуналне металне водоводне цеви које снабдевају кућу или - у новоградњи - на арматурни челик у бетону куће подножја.

Сви каблови струјног кола у кући имају голу (или зелену) жицу за уземљење опреме која се повезује на ову прикључну шипку. Проводник за уземљење обезбеђује директну путању ниске отпорности за струју земљоспоја назад до електричне плоче, где прегорева осигурач или активира прекидач. Проводник за уземљење непрекидно пролази кроз коло, повезујући се са сваком утичницом, прекидачем за светло и уређајем и сваком металном електричном кутијом.

Прекидачи и струјна кола

Сва кола жице који напајају електричне уређаје у кући, као што су светла, утичнице и уређаји, потичу из главне сервисне табле. Иако постоје изузеци, каблови кола имају белу жицу која се повезује са неутралном шипком, голу или зелену жицу за уземљење која повезује се на шипку за уземљење и једну или две вруће жице (црне и/или црвене), у зависности од тога да ли коло ради на 120 или 240 волти.

Уместо директног повезивања на врућу магистралу, врућа жица за свако гранано коло се повезује на коло разбијач који се искључује и прекида напајање струјног кола када потрошња струје премаши његову номиналну вредност. Једнополни прекидачи који контролишу кола од 120 волти обично су оцењени за 15 или 20 ампера, и сваки од њих шкљоцне у утор који га аутоматски повезује са једном од сабирница. Двополни прекидачи за 240-волтна кола морају да контактирају обе сабирнице.

Сво ожичење панела је скривено вратима и — иза њих — предњим поклопцем који се причвршћује на предњу страну панела и оставља само прекидаче изложеним. Кућиште металне плоче је дизајнирано да задржи било какав случајни лук или варничење и спречава људе да забадају руке и прсте тамо где им није место. Ознаке или индекс плоче на вратима или поклопцу показују који круг у кући контролише сваки прекидач.

Цхрис Дезиел је активан у грађевинарству више од 30 година. Помогао је у изградњи малог града у пустињи Орегон од темеља и помогао је у оснивању две компаније за уређење пејзажа. Радио је као столар, водоинсталатер и поправљач намештаја. Дезиел пише „уради сам“ чланке од 2010. године и радио је као консултант на мрежи, недавно са Хоме Депот-овом Про Реферрал услугом. Његов рад је објављен на Ландлордологи, Апартментс.цом и Хункер. Дезиел је такође објављивао научне садржаје и страствени је музичар.