Het is nuttig om de bedrading in woningen te leren als we de elektriciteitsproblemen om ons heen proberen te analyseren.
In de Verenigde Staten werken de meeste huishoudelijke verlichting en apparaten op 120 V, 60 Hz, eenfasige wisselstroom. (De elektriciteit kan ook geleverd worden op 110, 115 of 117 V, afhankelijk van de locatie).
Huis Bedradingsschema
Het plaatselijke energiebedrijf voorziet het huis van een driedraads AC-systeem. Zoals hieronder weergegeven, wordt de lijnspanning van bijvoorbeeld 12.000 V doorgaans met een transformator verlaagd naar 120/240 V.
De afbeelding hierboven is een 120/240 huishoudelijk stroomsysteem.
De drie draden die uit de transformator komen, zijn doorgaans rood (heet), zwart (heet) en wit (neutraal) gekleurd. Zoals te zien is in de onderstaande woningaansluiting, zijn de twee 120 V-spanningen tegengesteld in fase en vormen ze dus opgeteld nul.
De afbeelding hierboven is een eenfasige drie draads bedrading voor woningen
Dat is VW = 0∠0o, VB = 120∠0o, VR = 120∠180o = −VB.
Omdat de meeste apparaten zijn ontworpen om op 120 V te werken, worden de verlichting en apparaten aangesloten op de 120 V-lijnen, zoals weergegeven in het onderstaande bedradingsschema voor een kamer.
De afbeelding hierboven is een typisch bedradingsschema van een kamer.
Merk op dat in het 120/240-huishoudelijke stroomsysteem hierboven alle apparaten parallel zijn aangesloten. Zware apparaten die veel stroom verbruiken, zoals airconditioners, vaatwassers, ovens en wasmachines, zijn op de 240 V-voedingslijn aangesloten.
Vanwege de gevaren van elektriciteit wordt de bedrading in woningen zorgvuldig gereguleerd door een code opgesteld door lokale verordeningen en door de National Electrical Code (NEC).
Om problemen te voorkomen, worden isolatie, aarding, zekeringen en stroomonderbrekers gebruikt. Moderne bedrading codes vereisen een derde draad voor een aparte aarde.
De aardedraad transporteert geen stroom zoals de neutrale draad, maar zorgt ervoor dat apparaten een aparte aardaansluiting kunnen hebben.
Onderstaande afbeelding toont de aansluiting van het stopcontact op een 120 V RMS-lijn en op de aarde.
Zoals het elektrische bedrading schema hieronder laat zien, is de neutrale lijn op veel kritieke plaatsen met de aarde verbonden.
Figuur hierboven is de aansluiting van een stopcontact op de hotline en op de aarde.
Hoewel de aardleiding overbodig lijkt, is aarding om vele redenen belangrijk.
Ten eerste is dit vereist door NEC.
Ten tweede biedt aarding een handig pad naar aarde voor blikseminslag op de elektriciteitsleiding.
Ten derde minimaliseren aardingsvoorzieningen het risico op een elektrische schok.
Wat een schok veroorzaakt, is de stroom die van het ene deel van het lichaam naar het andere gaat. Het menselijk lichaam is als een grote weerstand R.
Als V het potentiaalverschil is tussen het lichaam en de grond, wordt de stroom door het lichaam bepaald door de wet van Ohm
De waarde van R varieert van persoon tot persoon en hangt af van het feit of het lichaam nat of droog is.
Hoe groot of hoe dodelijk de schok is, hangt af van de hoeveelheid stroom, het traject van de stroom door het lichaam en de tijdsduur dat het lichaam aan de stroom wordt blootgesteld.
Stromen van minder dan 1 mA zijn mogelijk niet schadelijk voor het lichaam, maar stromen van meer dan 10 mA kunnen ernstige schokken veroorzaken.
Een modern veiligheidsapparaat is de Ground-Fault Circuit Interrupter (GFCI), die wordt gebruikt in buiten circuits en in badkamers, waar het risico op elektrische schokken het grootst is.
Het is in wezen een stroomonderbreker die opent wanneer de som van de stromen iR, iW en iB door de rode, witte en zwarte lijnen niet gelijk is aan nul, of iR + iW + iB ≠ 0.
De beste manier om elektrische schokken te voorkomen is het volgen van de veiligheidsrichtlijnen met betrekking tot elektrische systemen en apparaten. Hier zijn er enkele:
- Ga er nooit vanuit dat een elektrisch circuit dood is. Controleer altijd voor de zekerheid.
- Gebruik indien nodig veiligheidsvoorzieningen en draag geschikte kleding (geïsoleerde schoenen, handschoenen, enz.).
- Gebruik nooit twee handen bij het testen van hoogspanningscircuits, aangezien de stroom van de ene hand naar de andere hand een directe route door uw borst en hart voert.
- Raak een elektrisch apparaat niet aan als u nat bent. Bedenk dat water elektriciteit geleidt.
- Wees uiterst voorzichtig bij het werken met elektronische apparaten zoals radio en tv, omdat deze apparaten grote condensatoren bevatten. Het duurt enige tijd voordat de condensatoren ontladen nadat de stroom is uitgeschakeld.
- Zorg ervoor dat er altijd iemand aanwezig is als u aan een bedradingssysteem werkt, voor het geval er zich een ongeluk voordoet.