Dlaczego mierzę 16 woltów na przewodzie, który powinien wynosić 0 woltów?

10

Wymieniam gniazdo zasilania w moim mieszkaniu. Ma standardowe cztery przewody, a jeden z dwóch czerwonych przechodzi do pobliskiego przełącznika.

Niepokoi mnie to, ponieważ kiedy przełącznik jest wyłączony, mierzę 16 V między jednym z czerwonych przewodów a białym. (Drugi czerwony przewód zawsze mierzy 0 V, więc zakładam, że do niczego nie dochodzi.)

Nie chcę podtykać czerwonego, jeśli ma siedzieć przy 16 V, kiedy ma być wyłączony. Wszelkie pomysły, dlaczego tak się dzieje lub co mogę zrobić? Czy 16 jest wystarczająco blisko 0?

Philip
źródło
2
Czy twój przełącznik jest zapalonym przełącznikiem?
TomG
Co oznacza „ Ma standardowe cztery przewody ”? Jaki kolor izolacji jest na każdym z czterech przewodów? czy wszystkie przewody są częścią tego samego zespołu kabli, czy też jest wiele kabli? Zdjęcia mogą być przydatne.
Tester101
@ Tester101, cztery przewody są czarne, białe, czerwone i zielone. Nazywałem je „standardowymi”, ponieważ artykuły online na temat gniazd omawiają konfigurację 3-przewodową lub konfigurację 4-przewodową (do przełączania przełączania jednego z gniazd).
Philip
Czy jest to standardowy przełącznik zatrzaskowy (wł. / Wył.), Czy używasz przełącznika z innymi funkcjami (lampka kontrolna, minutnik, ściemniacz itp.)?
Tester101
@ Tester101, był to standardowy przełącznik zatrzaskowy, ale teraz nałożyłem na niego ściemniacz.
Philip

Odpowiedzi:

24

16 V jest prawdopodobnie napięciem indukowanym / błądzącym / fantomowym. Ta linia energetyczna „odbiera” napięcie tak jak radio, ponieważ jest wiązane razem z przewodem pod napięciem (~ 120-130 V). Drugi czerwony przewód może być gdzieś podłączony do uziemienia (lub neutralnego), aby utrzymywał napięcie ~ 0 V.

Jeśli moje założenie, że jest to napięcie fantomowe, jest prawdą, 16 V nie byłoby w stanie zasilać żadnych urządzeń i można je uznać za bezpieczne. Jest to głównie spowodowane pojemnością między dwoma przewodami. Po podłączeniu multimetru do systemu tworzona jest bieżąca ścieżka między „otwartym” przewodem a punktem zerowym. Prąd prądu przemiennego może następnie przepływać między przewodami (prąd przemienny przechodzi przez kondensatory), a następnie przez multimetr (który ma skończoną impedancję wejściową). Prąd przepływający przez multimetr determinuje mierzone napięcie.

Przed wymianą gniazdka elektrycznego warto przyjrzeć się okablowaniu przełącznika, aby w pełni zrozumieć obwód. Pamiętaj również, że przełącznik powinien łączyć / odłączać LINIĘ (~ 120 V), a nie przewód neutralny. Punkt zerowy i uziemienie powinny być zawsze podłączone do gniazdka (i odłączone).

Jednym ze sposobów uniknięcia tego problemu jest użycie woltomierza o niskiej impedancji wejściowej. Nowoczesne woltomierze cyfrowe mają zwykle impedancję wejściową około 10 MΩ. Użycie miernika o impedancji wejściowej mniejszej niż 500 kΩ obciąży niepodłączony przewód na tyle, że nie będzie w stanie wytworzyć znacznego napięcia fantomowego. Dodanie rezystora 500 kΩ - 1MΩ równolegle z wejściem woltomierza byłoby rozsądnym sposobem na rozproszenie napięć fantomowych (ale uważaj, aby mieścić się w zakresie mocy rezystora, moc = V ^ 2 / R).

Stare woltomierze analogowe często mają wystarczająco niską impedancję wejściową, aby nie były w stanie zmierzyć napięcia fantomowego. Ponadto istnieje kilka nowoczesnych multimetrów cyfrowych, które zostały zaprojektowane tak, aby miały wystarczająco niskie impedancje wejściowe, aby nie można było zmierzyć napięcia fantomowego. Te multimetry często używają termistorów PTC równolegle z ich wejściem.

Eksperyment laboratoryjny

Jako przykład podłączyłem około 1 metra kabla NM 12/2 w sposób podobny do twojej sytuacji. Podłączyłem przewód neutralny i linię do dwóch zewnętrznych przewodów kabla NM, i pozostawiłem podłoże pływające. Zmierzyłem 31 V między przewodem neutralnym a przewodem uziemiającym:

Ogólna konfiguracja

Połączenia źródłowe

Pomiar napięcia

Obliczenia teoretyczne

Oto przykładowe obliczenie (z wieloma uproszczeniami, najgorszym scenariuszem itp.), Pokazujące, że ten „fantom” może być dość duży, zapisany w kodzie Matlaba. Zakłada się, że „czerwone” złącze znajduje się między „gorącymi” a uziemionymi przewodami, że używasz drutu o przekroju 12, 19 mil izolacji na każdym przewodzie, stałej dielektrycznej PVC, impedancja wejściowa multimetru wynosi 10 Mohm, a brak sprzężenia indukcyjnego (tylko sprzężenie pojemnościowe). Wykorzystuje formułę pojemności na Wikipedii dla pary równoległych drutów. Zakładana długość drutu wynosi jeden metr. W rezultacie widzisz napięcie fantomowe 33,4 V, podobne do tego, które zmierzyłem w „prawdziwym życiu”. To pokazuje, że 16 V to „rozsądne” napięcie fantomowe, które można zmierzyć za pomocą nowoczesnych woltomierzy o wysokiej impedancji wejściowej.

Obliczenia te opierają się na założeniu, że Twój kabel 12/3 wygląda mniej więcej tak:

Płaski kabel 12/3

Spowodowałoby to wytworzenie obwodu dzielnika napięcia (przy założeniu braku sprzężenia indukcyjnego), na przykład:

Obwód dzielnika napięcia

Napięcie fantomowe to napięcie w poprzek Rmm (po prawej stronie schematu). W przypadku obwodów prądu przemiennego można użyć liczb zespolonych do przedstawienia impedancji każdego elementu w obwodzie. Impedancja kondensatora wynosi 1 / (jωC). Wikipedia ma więcej informacji na temat dzielników napięcia. Wielkość napięcia wyjściowego zmierzy multimetr, a jego fazę można odrzucić.

% For NM 12/2 cable, approx....
% Assume flat NM cable, with Red-Line-Ground-Neutral

f = 60; % Hz
w = 2*pi*f; % rad
Vin = 120; % V(rms)

% wire diameter
a=2.053e-3; % m

% Insulation, 19 mil
t_ins = 0.019*2.54/100; %m

% Cable length
l = 1; % m

% Dielectric constant
e0 = 8.854e-12; % F/m
e = 3 * e0; % PVC has a dielectric constant of 3.

%Multimeter input resistance, value of Fluke 80 series V
Rmm = 1e7;

% Wire capacitance, formula from Wikipedia
C = pi*e*l/acosh((2*t_ins+a)/a); % F
% The impedance of a capacitor is 1/(j*w*C)
Z_C = 1./(1j*w*C);

% Impedance of Z_C in parallel with Rmm.
% Parallel impedances are combined as the inverse of the sum of the
% inverses.
Z_2 = 1/(1/Z_C + 1/Rmm);

% The phantom voltage is a voltage divider of Z_C is series
% with Z_2. The phantom voltage is the voltage over Z_2.
Vphantom = Vin * abs(Z_2/(Z_C + Z_2));

fprintf('Phantom voltage is %f V.\n', Vphantom);
Pigrew
źródło
ładnie zwięzłe. czy 16V może wskazywać, że coś jest nie tak w innym miejscu w obwodzie?
Mike
1
Mike, to możliwe. Innymi wyjaśnieniami mogą być wadliwa izolacja (tworzenie dzielnika rezystorowego) lub jakiś transformator / regulator napięcia. Można to sprawdzić, wyłączając zasilanie obwodu (i sprawdzając, czy jest wyłączone), a następnie używając multimetru do pomiaru rezystancji między czerwonym przewodem 16 V a innymi przewodami, aby sprawdzić, czy jest on podłączony do czegokolwiek . Zwarcie / obwód / transformator najprawdopodobniej (choć nie zawsze) będzie miało rezystancję <1MOhm w stosunku do innego drutu. Jedną z niebezpiecznych metod byłoby zwarcie przewodu do ziemi przy włączonym zasilaniu i obserwowanie iskier.
Pigrew
Dzięki. Skończyło się na tym, że użyłem czerwonego przewodu z napięciem 16 V, który dobrze kontroluje moje światło żarowe.
Philip
Wow, niesamowita aktualizacja. (Powiązane: kiedy powiedziałem mojej żonie o problemie z 16-woltami, zasugerowała, że ​​może to być indukcja. Przewróciłam oczami, przekonana, że ​​indukcja może być odpowiedzialna za napięcie o wartości woltowej, i powiedziała, że ​​zapytam eksperci online. Bardzo się śmiała, kiedy podzieliłem się z nią twoją odpowiedzią.)
Philip
Prąd przechodzi przez multimetr. Zobacz przykładowe obliczenie, które właśnie dodałem, z 1 metrowym kablem. Zakładam, że czerwone i gorące złącza są tuż obok siebie (a może nie są to ???). Uziemione złącze i uziemienie powinny zmniejszyć napięcie fantomowe, ale nie spodziewałbym się, że całkowicie się go pozbędzie. Mój model, którego użyłem, jest bardzo prosty, zakładając, że dwa złącza istnieją z próżnią wokół nich. Zakładając, że PVC między przewodnikami zwiększy napięcie. Prawdopodobnie symulacja MES jest najprostszym sposobem prawidłowego modelowania wszystkich 4 przewodów razem.
Pigrew,
0

Sprawdź obwód uziemienia w budynku / domu. Sprawdź jego integralność, sprawdź jego połączenie. Jeśli wszystko jest w porządku, przejdź do sprawdzenia okablowania do punktu, w którym pojawia się 16 woltów.

Jeśli jakiś segment okablowania jest zbyt stary, wówczas dielektryk (izolacja) mógł ulec tak znacznemu pogorszeniu nie do tego stopnia, że ​​jest całkowicie pusty (a zatem może nastąpić wyładowanie z paskudnymi konsekwencjami, które wszyscy znamy), ale do punktu, w którym prąd indukcyjny (podobnie jak transformator) może wystąpić, mimo że przełącznik przerywa resztę obwodu. jeśli znalazłeś takie segmenty, odizoluj je, przecinając je z obu stron, a następnie umieść równoległą ścieżkę dobrego przewodnika, który będzie izolowany, twój problem powinien zniknąć.

Alan Tarounkov
źródło