Vad är en effektbrytare och hur fungerar det?

Problemet

Det är en mörk och stormig natt. Du slår på halljuset, kopplar in kaffebryggaren och slår på den bärbara elvärmaren. Du börjar känna dig bekväm när du hör ett svagt, men olycksbådande klick - och allt blir svart. Det är inte en kattinbrottstjuv eller en poltergeist som leker med ditt elsystem. Det är en överbelastad krets som skyddas av en utlöst elektrisk strömbrytare. Lite läskigt och mystiskt, va? Inte om du kan några enkla saker.

Familj Handyman

Figur A: En korrekt fungerande 15-AMP-krets

Denna krets har ledningar och en elektrisk strömbrytare som enkelt kan bära strömstyrkan som krävs av enheterna
på det.

Vad är en krets?

När el kommer in i ditt hem går den till en effektbrytarlåda (eller säkringsbox i äldre hem), där den är uppdelad i ett antal kretsar. Varje krets skyddas av en brytare eller säkring. Sovrum, vardagsrum och familjerum där vanligtvis endast lampor, väckarklockor och andra små elektriska föremål används är normalt på 15-amp kretsar. Kök, tvättstugor, badrum och matsalar-platser där det är mer troligt att du använder brödrostar, strykjärn, hårtorkar och andra stora wattartiklar-serveras vanligtvis av 20-ampars kretsar som är tyngre. Stora apparater som 5 000 watts elektriska vattenvärmare och 10 000 watts elektriska områden kräver så mycket el att de tar sin egen 30 till 50 ampere dedikerade krets (se

Fikon. D i “Ytterligare information” nedan), skyddad av stora, ”dubbelpoliga” strömbrytare.

Vad är en kretsöverbelastning?

Brytaren, tråden och till och med trådisoleringen är alla utformade för att fungera som ett system - och det systemet har gränser. Försök att driva mer ström genom en krets än den är avsedd för och saker börjar hända (Fikon. B). Ledningar värms upp under bördan att bära överflödig ström. När detta händer kan isoleringen runt tråden försämras eller till och med smälta. När isoleringen smälter är strömmen inte längre begränsad i tråden. Det är då bränder startar. Lyckligtvis känner strömbrytaren av överskottsströmmen och "trippar" för att stoppa strömmen innan skador uppstår.

På natten släcktes lamporna hemma hos dig, du mådde bra med bara lamporna och kaffebryggaren som fungerade. Det verkliga problemet började när du kopplade in den där jäkla rymdvärmaren.

Familj Handyman

Figur B: En överbelastad krets

Denna krets har för många energikrävande enheter på sig och försöker bära mer ström än den är avsedd för. Saker börjar hetta. Lyckligtvis känner kretsbrytaren av detta, snubblar och "bryter" kretsen.

Hur man beräknar ampere, volt och watt

För att börja lösa problemet måste vi känna till en enkel "tumregel" -formel. Denna formel hjälper oss att avgöra om alla elektriska saker på en viss krets överbelastar den. Denna formel hjälper också till att definiera några vardagliga termer och hur de relaterar till varandra. När allt kommer omkring är glödlampor och rymdvärmare märkta i watt; verktyg och effektbrytare i ampere; och vårt elektriska hushållssystem i volt: Hur passar de ihop?

Den enkla formeln (Fikon. C) berättar hur: Watt dividerat med spänning är lika med ampere. De andra ekvationerna som visas är bara andra sätt att säga samma sak.

Spänning kan helt enkelt beskrivas som det tryck under vilket elektricitet - en kedja av elektroner - rör sig. De flesta hushållsströmmen drivs med 120 volt, även om strömmen till stora elektriska apparater trycks vid det högre trycket på 240 volt.

Förstärkare (eller ampere) är ett mått på antalet elektroner som spänningen skjuter förbi en given punkt i
en sekund.

Watt är en måttenhet för elektrisk effekt. Det indikerar hur många elektroner som pressades genom en elektrisk pryl för att få det att fungera. Det är vad elföretaget räknar dig för.

Familj Handyman

Figur C: Grundformeln

Använd dessa enkla ekvationer för att konvertera olika mätningar av elektricitet för att avgöra saker som hur många uttag på en 15 amp brytare du kan ha eller hur många lampor på en 15 amp krets du kan ha.

Läs om tips för enklare hem elektriska ledningar här.

Varför gör Breakers resa?

Kretsen och brytaren som du utlöste har en kapacitet på 15 ampere eller 1800 watt (15 ampere x 120 volt = 1800 watt). Ljusen drog 360 watt, eller synnerligen 3 ampere (360 watt dividerat med 120 volt = 3 ampere)-väl inom kapaciteten för ditt 15-amparsystem. 800-watts kaffebryggare (dividerat med 120 volt) drog 6,6 ampere, betydligt mer effekt än lamporna, men deras kombinerade 9,6-amp-dragning är fortfarande inom gränserna för 15-amp-kretsen.

Men när du kopplade in 1 200 watts rymdvärmare, drog de 10 ampere som krävdes, plus dragningen av de andra två enheterna, 19,6 ampere genom ett 15-amparsystem (Fikon. B). Det är som en pyton som sväljer en gris; systemet kan bara inte hantera belastningen. Brytaren tålde detta ett tag. Men när överskottsströmmen och den resulterande värmen började deformera de två metallbitarna inuti brytaren började de "dra i avtryckaren". Och när metallbitarna böjda till en viss punkt, avtryckaren knäppte två kontaktpunkter isär, avbröt flödet av elektricitet och stängde av den krets. Om det finns en enorm, plötslig dragning på en krets, kan en liten elektromagnet i effektbrytaren dra isär kontaktpunkterna också. Om du har säkringar, smälter överskottsvärmen en tråd inuti säkringen, vilket i sin tur stoppar elflödet.

Om detta hade varit en 20-ampars brytare-en med tjockare tråd nr 12 som kunde bära 2400 watt-skulle brytaren inte ha snubblat. Men när tråden är i väggen och brytaren är i brytarlådan finns det inte mycket du kan göra för att uppgradera en etablerad krets. Men du har andra val.

240-volts kretsar

Större apparater, som elektriska vattenvärmare, torktumlare och spisar, kräver så mycket ström att elektricitet förs till dem via 240-volts kretsar. Det beror på att spänningen i 240-volts kretsar "trycker" dubbelt så hårt. Till exempel skulle en 6000-watts elektrisk flugelhorn på en 120-volts krets kräva en 50-ampars krets (6000 watt dividerat med 120 volt = 50 ampere). Det skulle kräva gigantiska trådar. Men samma 6000-watts flugelhorn på en 240-volts krets kräver bara en 25-ampars krets (6000 dividerat med 240 = 25) och en mindre kabel- och strömbrytare.

Lösning ett - Kortsiktigt fix

Den enkla lösningen är att ansluta rymdvärmaren till ett uttag på en krets som har överkapacitet. Du kan bestämma den befintliga belastningen på en krets ganska enkelt: Klicka av strömbrytaren, slå sedan på strömbrytare och testuttag för att se vilka som inte längre fungerar. Lägg sedan till den totala wattbelastningen för enheter på den kretsen. Detta är ofta lättare sagt än gjort. Ibland kommer en krets märkt "sovrum" att strömuttag i tvättstugan. Eller så kommer de övre och nedre uttagen på en duplex -behållare att vara på olika kretsar. När du har kartlagt en krets och de elektriska belastningarna har lagts ihop kan du se om du kan ansluta fler enheter till kretsen utan att överbelasta den.

När du räknar ihop de elektriska belastningarna, kom ihåg att en kabel med en effekt på 15 ampere kan bära 15 ampere hela dagen. 15-ampars brytare och säkringar kan dock bara bära 12 ampere-80 procent av deras betyg-kontinuerligt. Kontinuerlig grund anses vara en krets laddad till kapacitet i tre timmar eller mer. Denna 80 -procentsregel gäller för alla brytare och säkringar. För mer ingående information om beräkning av laster, se Förhindra elektriska överbelastningar.

Lösning två - Långsiktig fix

Den bästa långsiktiga lösningen är att installera en ny dedikerad krets och uttag för värmaren. De flesta elektriker kommer att föreslå en särskild krets för alla apparater som drar mer än hälften av kretsens kapacitet. Fikon. D i "Ytterligare information" (nedan) visar watten i apparater som vanligtvis har dedikerade kretsar. När som helst du installerar en stor elektrisk apparat - oavsett om den är 120 eller 240 volt - installerar du den på en egen krets med rätt storlek på kabel och strömbrytare.

Som du kan se från Fikon. E, en 20-ampars brytare med tjockare tråd nr 12 kan bära mer ström än en 15-ampars krets med nr 14-kabel. När du kopplar eller kopplar om ett kök, tvättstuga, badrum eller matsal, kräver National Electrical Code att du installerar 20-amp kretsar, som kan bära mer ström. Om du använder många elverktyg är det vettigt att använda 20-amp kretsar för ditt garage, verkstad och källare också.

För information om hur du kopplar en ny krets, se Hur man ansluter en ny krets.

Familj Handyman

Figur E: Trådstorlekar

Den större 12-gauge-kabeln kan säkert bära mer ström än den mindre 14-gauge-tråden-utan överhettning.

Lär dig mer om 8 vanligaste överträdelser av elektriska koder här.

Ingen manipulering tillåten

Husägare som lägger en "slant i säkringslådan" för att förhindra att säkringar spränger har kortslutna hjärnor. Utan en säkring för att störa strömflödet när för många ampere pressas genom en krets, ledningar överhettas, trådisolering smälter och bränder bryter ut. Och du kan inte helt enkelt ersätta en 15-ampars brytare med en 20-amp-brytare; det är den moderna motsvarigheten att lägga en slant i säkringslådan. Kom ihåg att strömbrytaren, kabel- och trådisoleringen är alla utformade och dimensionerade för att fungera tillsammans - säkert.

ytterligare information

• Figur D: Vanliga dedikerade kretsar