Zrozumienie uziemienia elektrycznego i jego działania

Uziemienie to zasada elektryczności , która czasami wprawia właścicieli domów w zakłopotanie. Aby zrozumieć jego znaczenie dla systemu okablowania domu, ważne jest, aby wiedzieć coś o naturze przepływu energii elektrycznej .

Podstawy elektryczności

Prąd elektryczny w instalacji elektrycznej Twojego domu składa się z przepływu elektronów w metalowych przewodach obwodowych. Prąd występuje w dwóch postaciach: ładunku ujemnego i dodatniego, a to naładowane pole elektryczne jest wytwarzane przez ogromne generatory obsługiwane przez firmę energetyczną, czasami wiele setek mil dalej. To właśnie ten spolaryzowany ładunek skutecznie stanowi przepływ prądu elektrycznego i dociera do Twojego domu przez rozległą sieć przewodów wysokiego napięcia, podstacji i transformatorów, które pokrywają krajobraz.

Ujemna połowa ładunku to prąd „gorący”. W instalacji elektrycznej Twojego domu prąd gorący jest zwykle przenoszony przez czarne przewody, podczas gdy przewody neutralne, które są białe, przenoszą ładunek dodatni. Oba zestawy przewodów wchodzą do Twojego domu przez główne przewody serwisowe, biegną przez panel elektryczny i biegną obok siebie przez każdy obwód w Twoim domu.

Fizyka przepływu prądu elektrycznego jest bardziej skomplikowana, niż można by to przekazać w większości prostych wyjaśnień, ale zasadniczo elektryczność dąży do powrotu swoich elektronów do „uziemienia” — to znaczy do rozładowania swojej ujemnej energii i powrotu do równowagi. Zwykle prąd powraca do uziemienia przez przewody neutralne w układzie elektrycznym. Jednak w przypadku awarii ścieżki gorący prąd może zamiast tego płynąć przez inne materiały, takie jak metalowe lub drewniane ramy, metalowe rury lub materiały łatwopalne w domu. To może się zdarzyć w przypadku zwarcia , gdzie powstaje większość pożarów i porażeń elektrycznych. Zwarcie ma miejsce , gdy elektryczność wydostaje się poza przewody, przez które powinna płynąć — innymi słowy, gdy podąża krótszą drogą do uziemienia.

System uziemienia domowego

Aby zapobiec temu niebezpieczeństwu, instalacja elektryczna w Twoim domu obejmuje plan awaryjny — system przewodów uziemiających biegnących równolegle do przewodów pod napięciem i neutralnych. Zapewnia on alternatywną ścieżkę dla prądu elektrycznego w przypadku awarii w systemie przewodów pod napięciem i neutralnych, które normalnie przewodzą prąd. Jeśli na przykład połączenie przewodów się poluzuje lub gryzoń przegryzie przewód, system uziemienia kieruje prąd błądzący z powrotem do ziemi tą alternatywną ścieżką, zanim może spowodować pożar lub porażenie prądem.

Ścieżka uziemienia jest zazwyczaj utworzona przez system gołych przewodów miedzianych, które łączą się z każdym urządzeniem i każdą metalową skrzynką elektryczną w domu. W standardowym kablu NM w osłonie ten goły przewód miedziany jest dołączony wraz z izolowanymi przewodami przewodzącymi wewnątrz kabla. Gołe miedziane przewody uziemiające kończą się w listwie uziemiającej w głównym panelu serwisowym, a ta listwa uziemiająca jest z kolei podłączona do pręta uziemiającego wbitego głęboko w ziemię na zewnątrz domu. Ten system uziemienia zapewnia ścieżkę najmniejszego oporu dla prądu elektrycznego, aby mógł on powrócić do ziemi, gdyby przerwa w systemie okablowania umożliwiła „wyciek” prądu z preferowanego systemu czarnych i białych przewodów obwodowych.

W większości domowych systemów okablowania , dowód uziemienia można zobaczyć przy każdym gnieździe wyjściowym, gdzie trzeci okrągły otwór na froncie gniazda reprezentuje połączenie uziemiające. Gdy uziemione urządzenie jest podłączone do takiego gniazda, jego okrągły bolec uziemiający jest teraz bezpośrednio podłączony do systemu gołych miedzianych przewodów uziemiających wewnątrz obwodów domowych .

Nie wszystkie domy mają ten rozbudowany i kompletny system uziemienia utworzony z sieci gołych przewodów miedzianych. Podczas gdy taki system uziemienia jest standardem w domach z wyłącznikami obwodowymi, które są okablowane za pomocą osłoniętego kabla NM, starsze systemy okablowania zainstalowane przed 1965 rokiem mogą być uziemione za pomocą metalowego kanału lub kabla, a nie gołych miedzianych przewodów uziemiających. A nawet starsze systemy zainstalowane przed 1940 rokiem mogą w ogóle nie mieć żadnej formy uziemienia. Tak jest w przypadku okablowania typu pokrętło-rura, gdzie nie ma żadnej ścieżki uziemienia. Wiele starszych systemów zostało już zaktualizowanych i dobrym pomysłem jest, aby to zrobić, jeśli Twoje okablowanie jest starszej generacji. Jedną wskazówką, że Twoje okablowanie jest stare, jest to, że gniazdka mają dwa gniazda zamiast trzech. Oznacza to, że gniazdka mogą nie być uziemione.

Wbudowana ochrona

Twój domowy system okablowania obejmuje również inne urządzenia bezpieczeństwa, które pomagają zapobiegać katastrofom. Wyłączniki lub bezpieczniki chronią i kontrolują każdy indywidualny obwód. Wyłączniki lub bezpieczniki pełnią dwie funkcje: chronią przewody przed przegrzaniem w przypadku przeciążenia przez zbyt duży prąd elektryczny; wykrywają również zwarcia i wyłączają się lub „przepalają”, aby natychmiast zatrzymać przepływ prądu, gdy wystąpią problemy. W przypadku zwarcia lub zwarcia doziemnego nagłe zmniejszenie rezystancji powoduje przepływ niekontrolowanej ilości prądu, a wyłącznik reaguje na to, wyłączając się.

Wreszcie, dość powszechną praktyką jest, aby metalowe rury hydrauliczne w domu były również podłączone do ścieżki uziemiającej. Zapewnia to dodatkową ochronę, gdyby prąd miał kontakt z tymi metalowymi rurami. Często uziemienie to jest ustanawiane za pomocą przewodu uziemiającego zaciskanego do metalowej rury wodnej w pobliżu podgrzewacza wody lub tam, gdzie publiczna linia wodna wchodzi do domu.

Uziemienie urządzeń

Nie tylko Twój domowy system okablowania ma system uziemienia dla bezpieczeństwa, ale wiele urządzeń i sprzętów podłączanych do gniazdka również go ma. Elektronarzędzia, odkurzacze i wiele innych urządzeń jest znacznie bezpieczniejszych, gdy mają trzeci bolec na wtyczce przewodu, który jest ukształtowany tak, aby pasował do okrągłego gniazda uziemiającego w gnieździe. Obecność tego trzeciego bolca wskazuje, że urządzenie ma system uziemienia i konieczne jest, aby były one podłączone do uziemionych gniazdek. Wiadomo, że niektórzy ludzie odcinają bolec uziemiający we wtyczce urządzenia, aby pasował do gniazdka lub przedłużacza, który nie ma gniazda uziemiającego. Jest to niezwykle niebezpieczna praktyka, która może doprowadzić do porażenia prądem, jeśli wewnętrzne okablowanie w urządzeniu ulegnie zwarciu.

Adaptery wtykowe

Większość osób zna adaptery wtyczek , które pozwalają na włożenie wtyczek trójbolcowych do gniazdek dwugniazdowych. Ważne jest, aby pamiętać, że oferują one ochronę uziemienia TYLKO wtedy, gdy przewód typu pigtail lub metalowa pętla na adapterze jest prawidłowo przymocowana do śruby montażowej na płytce pokrywy gniazdka ORAZ jeśli śruba tej płytki pokrywy jest podłączona do metalowej puszki ORAZ jeśli ta metalowa puszka jest prawidłowo uziemiona. Nie jest to w żadnym wypadku pewne, więc adaptery trójbolcowe na dwugniazdowe należy stosować z dużą ostrożnością , jeśli w ogóle. Lepszym rozwiązaniem jest podłączanie wtyczek trójbolcowych tylko do uziemionych gniazdek trójgniazdowych.

W przypadku, gdy uziemione gniazdko nie jest możliwe, jak w przypadku starszego okablowania, pewną ochronę zapewnia zainstalowanie w tym miejscu gniazdka GFCI (wyłącznika różnicowoprądowego). Wyłącznik różnicowoprądowy wykryje zwarcia doziemne i wyłączy zasilanie, zanim prąd błądzący spowoduje problemy. Należy jednak pamiętać, że użycie wyłącznika różnicowoprądowego nie tworzy faktycznie ścieżki uziemienia; jedynie sprawia, że ​​nieuziemione gniazdko jest nieco bezpieczniejsze.

Oczywiście nie wszystkie urządzenia i urządzenia podłączane do gniazdka mają wtyczkę z uziemieniem i trzema bolcami. Mimo to są one bezpieczne w użytkowaniu, ponieważ zazwyczaj mają konstrukcję podwójnie izolowaną, która minimalizuje ryzyko zwarć.