Dlaczego niektóre gniazdka i wtyczki są spolaryzowane?

23

To pokaże moją naiwność, jeśli chodzi o prąd przemienny ... ale dlaczego niektóre wtyczki i gniazdka w gniazdach prądu zmiennego są spolaryzowane (jeden bolec jest wyższy od drugiego)?

( Zobacz to pytanie dotyczące majsterkowania .) ( Lub to. )

Myślę, że jeśli prąd się zmienia , gorący i neutralny skutecznie zmieniają role co 60 sekundy. (50 jeśli jesteś w Europie!)

Wydaje mi się, że nie mogę zawinąć głowy, dlaczego jakiekolwiek urządzenie miałoby dbać o to, która linia jest gorąca lub neutralna, ponieważ prąd dochodzący do urządzenia może pochodzić z dowolnej strony. Czy najbezpieczniejszą opcją do wprowadzenia przełącznika wł. / Wył. Byłoby odłączenie obu stron w celu wyłączenia?

Odmiennie sformułowane, jeśli podłączę tylko neutralne urządzenie, dlaczego nie przewodzi ono do ziemi w taki sam sposób jak linia gorąca?

JYelton
źródło
2
Jeśli chodzi o bezpieczeństwo projektowania produktu, ten artykuł na stronie allaboutcircuits.com zawiera przydatne informacje na temat wtyczek spolaryzowanych.
JYelton

Odpowiedzi:

11

Ma to związek z tym, jak moc jest przekształcana z wysokiego napięcia na normalne napięcie sieciowe.

Moc jest przesyłana w całym kraju w 3 fazach. Istnieją dwa rodzaje prądu trójfazowego - gwiazda i trójkąt. Delta używa 3 kabli, a moc jest rozdzielona między nimi o 120 stopni w stosunku do fazy. Jeśli chodzi o lokalną stację elektroenergetyczną, energia jest podawana przez transformator, który przełącza ją w trójfazową „gwiazdę”. W tym układzie są 3 przewody pod napięciem (lub gorące) i 1 przewód neutralny. 3 cewki transformatora są połączone razem w tym neutralnym połączeniu i, w stosunku do pozostałych trzech linii, ma zerową moc. Jest neutralny. Bardzo często wiąże się to również z ziemią.

Gwiazda:

enter image description here

Delta:

enter image description here

Jeśli chodzi o wtyczki, jeśli moc jest doprowadzana do transformatora wewnętrznie w celu zmniejszenia napięcia, połączenia naprawdę nie mają znaczenia, w którą stronę się poruszają.

Niektóre systemy wykorzystują przełączniki i bezpieczniki, a tym samym moc wejściową, i najlepiej jest to załatwić przez połączenie pod napięciem, a nie przez przewód neutralny, więc spolaryzowana wtyczka pomaga to zapewnić. Należy również wziąć pod uwagę kwestie dotyczące uziemienia i „wspólnego”.

Majenko
źródło
3
+1 za niektóre doskonałe diagramy. Jednak nadal uważam, że pytanie jest bez odpowiedzi. Jeśli dobrze rozumiem, przy zasilaniu sieciowym dla danego gniazdka ściennego gorący jest jedną z trzech faz, a neutralny jest neutralny. Jeśli neutralny jest przywiązany do ziemi, to dlaczego neutralny i uziemiony są oddzielone?
JYelton,
10
Uziemienie to połączenie lokalne, neutralne to połączenie zdalne. Celem przewodu neutralnego jest uzupełnienie obwodu do podstacji. Celem uziemienia jest (między innymi) spowodowanie przepływu dużego prądu w przypadku uszkodzenia powodującego wyzwolenie nadprądowego urządzenia (bezpiecznika). Uziemienie jest podłączone lokalnie na zewnątrz twojego domu (czasami ma również łącze z powrotem do podstacji, znane jako „PME”).
Majenko,
@Matt dzięki za to! Pomaga to uczynić cel neutralny kontra naziemny znacznie bardziej wyraźnym.
JYelton,
4
Uziemienie ma być „bezpieczne”, ponieważ nigdy nie powinno przewodzić prądu, chyba że wystąpi awaria. Jeśli prąd przemienny zostanie kiedykolwiek poprowadzony do ziemi, powinien być pobierany wystarczająco duży prąd, aby szybko uruchomić urządzenie zabezpieczające (bezpiecznik, wyłącznik itp.) I zapewnić bezpieczeństwo obwodu.
Adam Lawrence,
1
Vr=Vp×sin(ωt),Vy=Vp×sin(ωt2π/3),Vb=Vp×sin(ωt4π/3)Vr+Vy+Vb
24

Myślę, że jeśli prąd się zmienia, gorący i neutralny skutecznie zmieniają role co 60 sekundy.

Te prądy przez oba kołki są równe i przeciwnie, ale napięcie na każdej szpilki nie. Przez cały czas neutralny jest w przybliżeniu 0 V względem Ziemi. Hot zmienia się między dodatnim a ujemnym.

endolit
źródło
8

Linie neutralne i uziemienia są związane w centrum obciążenia i oba są połączone z dużym miedzianym palikiem w ziemi. Jedyna różnica polega na tym, że linia neutralna ma przepływać przez nią prąd, podczas gdy linia uziemiająca nie powinna przepływać przez nią.

Przerwanie linii neutralnej przepływającym przez nią prądem naraziłoby cię na wysokie napięcie, ale na właściwie działającej linii neutralnej między drutem a ziemią nie ma potencjału lub nie ma go, więc nie możesz być wstrząśnięty.

Badania GFIC (Doziemienia Przerwanie obwodu gniazd), aby dowiedzieć się o tym, jak ta właściwość została zastosowana.

Kevin Vermeer
źródło
3
pod koniec długiego biegu z dużym obciążeniem prądowym może dojść do wzrostu neutralnego 2 lub 3 woltów nad ziemią.
JustJeff,
2
I w starych (złych) kablach
Johan
1
@ JustJeff ... przynajmniej w Wielkiej Brytanii, neutralny może łatwo wynosić 50 V z lokalnego podłoża.
Martin Bonner wspiera Monikę
4

dlaczego urządzenie miałoby dbać o to, co jest neutralne, a które jest uziemione? jak wspomniano powyżej (chyba że występuje błąd neutralny), nie można uzyskać wstrząsu neutralnego - kiedy wykonujesz fizyczną konstrukcję urządzenia, musisz gdzieś umieścić przełącznik, a cokolwiek gdzieś zostanie przełączone - jeśli ustawisz gorący ( aktywny) po drugiej stronie przełącznika i reszty obwodu (bezpieczniki, transformatory, cokolwiek) po neutralnej stronie przełącznika, a kiedy rzeczy są wyłączone, jest mniej rzeczy, które mogłyby cię zszokować, gdy urządzenie jest wyłączone - wyobraź sobie ktoś głupio zmienia bezpiecznik bez wyjmowania wtyczki z gniazdka lub plastikowa obudowa taniego odkurzacza ulega uszkodzeniu, gdy spadnie na niego dziecko

Taniwha
źródło
dlatego ważne jest prawidłowe okablowanie gniazd - stopień bezpieczeństwa, jaki zapewnia neutralna linia znajdująca się blisko ziemi, zostaje pokonany, gdy na jej miejscu zostanie podłączone przewody gorące.
Toybuilder,
2
Z punktu widzenia bezpieczeństwa nawet ważniejszy niż wyłącznik jest bezpiecznik. Jeśli np. Grzejnik wytworzy zwarcie między częścią elementu oporowego a czymś, co jest solidnie uziemione, prąd płynący przez tę ścieżkę może znacznie przekroczyć obciążenie, dla którego zaprojektowano przewód zasilający. Gdyby urządzenie miało dwubiegunowy wyłącznik automatyczny lub dwubiegunowy bezpiecznik (parę bezpieczników z mechanizmem takim, że jeśli którykolwiek z nich zostanie wyzwolony, oba się rozłączą), nie będzie miało znaczenia, która strona jest gorąca, ale ogólnie urządzenia umieszczają tylko nadprądowe ochrona z jednej strony. Uwaga, przy okazji, że ...
supercat
3
... posiadanie niezależnych bezpieczników na obu przewodach jest generalnie bardziej niebezpieczne niż tylko stapianie gorącego drutu. Na przykład, jeśli grzejnik, w którym przewód neutralny jest zwarty do obudowy, zostanie podłączony do uziemionego gniazdka z odwróconym gorącym i neutralnym, spowoduje to wyzwolenie bezpiecznika na przewodzie neutralnym. Po podłączeniu do prawidłowo okablowanego gniazdka wydaje się, że działa normalnie, ale cała energia wpływająca do grzejnika wypłynie przez przewód uziemiający . Chociaż przewody uziemiające muszą być obecnie tak zwymiarowane, aby nie ulegały przegrzaniu w wyniku takiego użytkowania, sytuacja jest nadal bardzo niebezpieczna.
supercat
3

Dopóki nie ma usterki w urządzeniu, polaryzacja nie ma praktycznej różnicy. W przypadku usterki polaryzacja pomaga jednak zmniejszyć ryzyko wstrząsów lub pożarów. Typowe urządzenie pobiera energię elektryczną przez dwa przewody, „gorący” i „neutralny”: jeden jest podłączony bezpośrednio do pracujących części urządzenia, drugi przechodzi przez wyłącznik urządzenia. Urządzenie nie dba o to. Ale ludzie korzystający z urządzenia dbają: polaryzacja zapewnia, że ​​to „gorący” drut przechodzi przez przełącznik urządzenia, dzięki czemu dopóki wyłącznik jest wyłączony, elektryczność nie dociera nawet do pracujących części urządzenia. Na przykład, jeśli lampa jest prawidłowo okablowana ze spolaryzowaną wtyczką do spolaryzowanego gniazdka i jest wyłączona, możesz wbić palec w oprawkę żarówki bez porażenia prądem.

David Johnson
źródło
1

Jeśli urządzenie ma możliwość odłączenia zasilania (za pomocą przełącznika ręcznego, bezpiecznika lub automatycznego urządzenia zabezpieczającego), pozostawienie przewodu neutralnego podłączonego, gdy gorący jest odłączony, będzie bezpieczniejsze niż odłączenie przewodu neutralnego, gdy gorący jest podłączony. W związku z tym potrzeba wielu urządzeń, aby upewnić się, że nie można odłączyć przewodu neutralnego bez jednoczesnego odłączenia gorącego drutu. Chociaż można tego dokonać za pomocą sprzężonego sprzętu, który odłącza oba przewody bez względu na to, który jest gorący lub neutralny, ogólnie łatwiej i taniej jest wymagać, aby dany drut był gorący i po prostu go odłączyć.

supercat
źródło
0

O ile czytałem, to dlatego, że bezpieczeństwo. Dla EX. dolny kontakt żarówki jest gorący, a skorupa śruby jest neutralna, więc aby się zszokować, musisz dotknąć dna, a podczas odkręcania możesz bezpiecznie dotykać nici. Przez pewien czas myślałem, ponieważ obrót silników w niektórych urządzeniach jest ważny, ale z drugiej strony 50% obywateli pociłoby się, a 50% ochłodziło się przez wentylator, którego ofc jest niemożliwe ...

Bojan Simonovic
źródło
To nie odpowiada dobrze na pytanie (polaryzacja gniazd), ani nie dodaje informacji do istniejących odpowiedzi.
JYelton,
Jest i nie wiem, jak do tego dojść, nie robi ...
Bojan Simonovic,
-3

Jeśli urządzenie ma awarię, a gorący drut jest postrzępiony i dotknął zewnętrznej części obudowy, a ty podchodzisz do kałuży wody na podłodze w umierającej suszarce do ubrań i dotykasz obudowy, stajesz się gigantyczną żarówką i rozświetl nocne niebo. Jeśli linia uziemiająca jest przywiązana do obudowy / ramy wspomnianej suszarki do ubrań, kiedy wystrzępiony drut dotyka obudowy, potężny prąd próbuje zapalić suszarkę i wysadzisz bezpiecznik / wyłącznik. Nie spalisz swojej żarówki. Aby konkretnie odpowiedzieć na pytanie, włącznik / wyłącznik, gdy gorący drut wchodzi do obudowy, jest przekręcany do pozycji wyłączonej, poza tym punktem nie ma napięcia klimatyzacji poza obudową, co jest bezpieczniejsze. W przypadku małych rzeczy bez przełącznika polaryzacja nie ma dużej wartości.

SimplyT
źródło
Neutralna ≠ Ziemia ochronna
Richard the Spacecat