كيف تصل الطاقة
من محطة الكهرباء إلى لوحتك
تبدأ الطاقة في محول الكهرباء: مثبت على القطب للخدمة العلوية، أو مثبت على الأرض للخدمة تحت الأرض. يخفض المحول الجهد من مستويات التوزيع (عادة 7200 فولت أو أعلى) إلى 240 فولت ثنائي الطور للخدمة السكنية.
المسقط الخدمي (الموصلات العلوية) أو المسقط الجانبي للخدمة (الموصلات تحت الأرض) يعمل من المحول إلى قاعدة العداد المثبتة على المبنى. يقيس العداد الاستهلاك. خلف العداد، تعمل موصلات مدخل الخدمة على الفاصل الرئيسي: وهو دائماً تقريباً القاطع الرئيسي داخل مركز الحمل (لوحة القاطع).
نقطة السلامة الحرجة: موصلات مدخل الخدمة مشحونة بالكامل في جميع الأوقات. تعمل من محول الكهرباء عبر العداد و تتصل بأطراف جانب الخط للقاطع الرئيسي (الأطراف العلوية). إيقاف القاطع الرئيسي يقطع كل شيء في المصب: لكن الموصلات فوق القاطع الرئيسي تبقى مشحونة. فقط شركة الكهرباء يمكنها إزالة الشحنة عنها، عن طريق سحب العداد أو تبديل المحول.
توفر شركة الكهرباء طرفي تيار حار (L1 و L2) بالإضافة إلى موصل محايد. يحمل كل طرف تيار حار 120 فولت إلى المحايد. الطرفان خارج الطور بمقدار 180 درجة مع بعضهما البعض، لذا يقيس L1 إلى L2 240 فولت: يستخدم للأجهزة عالية السحب مثل الأفران و المجففات و أجهزة تكييف الهواء.
رابط الربط المحايد-الأرضي: في الخدمة السكنية، يتم ربط موصل المحايد و نظام التأريض معاً في نقطة واحدة بالضبط: فاصل الخدمة الرئيسي (اللوحة الرئيسية). يتم هذا الربط برابط الربط الرئيسي: غالباً ما يكون برغي أخضر في شريط المحايد. يجب ألا تتم روابط الألواح الفرعية: مزيد من المعلومات حول هذا في خطوة تشريح اللوحة.
تشريح اللوحة
داخل مركز الحمل
يحتوي مركز الحمل السكني النموذجي على هذه المكونات الرئيسية:
القاطع الرئيسي: قاطع ثنائي الطور في الأعلى، عادة ما يكون مصنفاً 100A أو 150A أو 200A. يقطع جميع الدوائس الفرعية عند القطع أو التبديل. كما لوحظ، لا يقطع موصلات مدخل الخدمة فوقه.
أشرطة الناقل: شريطان معدنيان (B1 و B2) يعملان عمودياً لأسفل اللوحة، واحد لكل طرف تيار حار. تقرع قواطع الدوائس الفرعية على هذه الأشرطة. تتناوب الفتحات الطور لأسفل كل عمود: الفتحة 1 هي L1، الفتحة 2 هي L2، الفتحة 3 هي L1، وهكذا. هذا النمط المتناوب يعني أن قاطعاً ثنائي الطور يمتد على فتحتين متجاورتين يتصل بكلا الطرفين، مما يعطي 240 فولت.
القواطع أحادية الطور تشغل فتحة واحدة، تتصل بطرف تيار حار واحد، و تسلم دوائس 120 فولت.
القواطع ثنائية الطور تمتد على فتحتين متجاورتين، تتصل بكلا الطرفين، و تسلم دوائس 240 فولت (أو 120/240 فولت للدوائس الفرعية متعددة الأسلاك).
شريط الناقل المحايد: شريط فضي حيث تنهي جميع الموصلات المحايدة (البيضاء). في لوحة الخدمة الرئيسية، يتم ربط هذا الشريط بالعلبة و بنظام التأريض عبر رابط الربط الرئيسي.
شريط ناقل التأريض: حيث تنهي جميع موصلات التأريض للمعدات (عارية أو خضراء). في اللوحة الرئيسية، يتم ربط أشرطة التأريض و المحايد معاً: هذه هي نقطة الربط المسموح بها الوحيدة.
تصنيف شريط الناقل يجب أن يساوي أو يتجاوز تصنيف القاطع الرئيسي. لوحة 200A تحتاج إلى أشرطة ناقل مصنفة 200A. تثبيت قاطع رئيسي 200A في لوحة مصنفة 100A هو انتهاك قانوني.
أنواع القواطع
حديقة القواطع
لا تعمل جميع القواطع بنفس الطريقة. معرفة الأنواع ضرورية لامتثال القانون و استكشاف الأخطاء و إصلاحها.
قاطع ثرموماغنيتي قياسي: عامل مصنع. يستخدم آليتين: شريط ثنائي المعادن ينحني تحت الحرارة المستمرة (حماية من الحمل الزائد) و ملف كهرومغناطيسي يقطع على الفور تحت دائرة قصيرة أو تيار خطأ عالي. يسمح العنصر الحراري بحمولة مؤقتة فوق الحد (طفرات بدء التشغيل للمحركات). يستجيب العنصر المغناطيسي في أجزاء من الثانية للأعطال.
AFCI (جهاز فاصل العطل القوسي): يكتشف التوقيعات القوسية في شكل الموجة الكهربائي. يحدث القوس عندما تكون الأسلاك تالفة، أو الاتصالات مفكوكة، أو العازل مقسوم. قوس لا يسحب تياراً كافياً لقطع قاطع قياسي يمكن أن ينقدح في العازل. تتطلب NEC 2020 حماية AFCI في جميع مساحات المعيشة و غرف النوم تقريباً. لدى قواطع AFCI زر اختبار و سلك محايد يتصل بشريط المحايد.
قاطع GFCI: يكتشف عدم توازن التيار بمقدار 5mA أو أكثر بين موصلات التيار الحار و المحايد. إذا كان التيار يترك على الحار ولا يعود بالكامل على المحايد، فإن بعضه يتدفق عبر مسار غير مقصود: ربما من خلال شخص. يقطع القاطع في حوالي 25 ميلي ثانية. يحمي الدائرة بالكاملة، على عكس منفذ GFCI الذي يحمي فقط الأجهزة في المصب.
قواطع Tandem (ثنائية): قاطعان أحادا الطور يتشاركان فتحة واحدة. مفيد عندما تكون اللوحة ممتلئة. لا تقبل جميع اللوحات tandems: تحقق من قائمة CTL (قيود إجمالي الدائرة) في اللوحة و قائمة القاطع المعتمدة على الداخل من باب اللوحة. تثبيت tandem غير معتمد هو انتهاك قانوني.
CAFCI (AFCI مدمج): يكتشف كل من الأقواس المتوازية (حار إلى محايد أو حار إلى أرضي) و الأقواس المتسلسلة (كسر في الحار أو موصل محايد). تتطلب NEC 2020 CAFCI في معظم المواقع السكنية. AFCI القياسي فقط كشفت الأقواس المتوازية.
قياس القاطع والسلك
قياس السلك & حماية التيار الزائد
القاعدة الأكثر أهمية في عمل اللوحة: القاطع يحمي السلك، وليس الجهاز. يجب تحجيم القاطع حسب قياس السلك الذي يحميه. احجمه كبير جداً و السلك يمكن أن يسخن و يبدأ في إشعال النار قبل أن يلاحظ القاطع أي شيء.
الأزواج الكهربائية القياسية (NEC 310.15، نحاس، إنهاء 60°C أو 75°C):
| قياس السلك | السعة | القاطع الصحيح |
|---|---|---|
| 14 AWG | 15A | 15A الحد الأقصى |
| 12 AWG | 20A | 20A الحد الأقصى |
| 10 AWG | 30A | 30A الحد الأقصى |
| 8 AWG | 40A | 40A الحد الأقصى |
| 6 AWG | 55A | 60A الحد الأقصى |
قاعدة 80٪ للأحمال المستمرة (NEC 210.20): أي دائرة ستحمل حملاً لمدة 3 ساعات أو أكثر متواصلة يجب ألا تُحمل بما يزيد عن 80٪ من تصنيف القاطع. قاطع 20A يخدم حملاً مستمراً (إضاءة تجارية، شاحن EV) يجب ألا يتجاوز 16A. بالنسبة للأحمال غير المستمرة في الإعدادات السكنية، القاعدة أقل إنفاذاً بشكل شائع، لكنها تنطبق على أي دائرة محددة كمستمرة.
الأسلاك الألومنيوم تتطلب أجهزة مصنفة CO/ALR & مركب مضاد للأكسدة في الاتصالات. اتصالات الألومنيوم مع أجهزة النحاس فقط تسببت في مئات الحرائق. لا تلحم الألومنيوم بالنحاس أبداً دون موصل معتمد (AlumiConn أو ما شابه).
أساسيات صندوق الصمامات
قبل القواطع: صناديق الصمامات
المنازل المبنية قبل حوالي 1960 غالباً ما يكون لديها صناديق صمامات بدلاً من لوحات قاطع الدائرة. توفر الصمامات حماية من التيار الزائد من خلال عنصر قابل للذوبان: شريط معدني رقيق يذوب عندما يتجاوز التيار تصنيفه، مما يفتح الدائرة بشكل دائم. على عكس قاطع، لا يمكن إعادة تعيين صمام مكسور: يجب استبداله.
صمامات قابلة للالتواء في المقبس: النوع السكني الأكثر شيوعاً. تتحول إلى مقبس مثل لمبة خفيفة. متوفرة بتصنيفات 15A و 20A و 25A و 30A. الخطر: أي صمام أمبير يناسب أي مقبس، مما يسمح بالإفراط في الصمامات (وضع صمام 30A حيث ينتمي صمام 15A: نفس مشكلة عدم توافق breaker-wire بالضبط). صمامات النوع S (مقاومة العبث) تستخدم محولات مختلفة لكل تصنيف أمبير، مما يمنع الإفراط في الصمامات. يعالج NEC 240.51-240.54 متطلبات fusestat/type-S.
صمامات الخرطوشة: صمامات أسطوانية تستخدم للأحمال الأكبر. تتعامل صمامات الحديقة 0-60A. تتعامل صمامات شفرة السكين بقيمة 60A وما فوق. المستخدمة في فواصل مؤمنة، و ضربات تكييف الهواء، و كتل الصمام الرئيسية.
صمامات تأخير الوقت (slow-blow): تسمح بفواصل تيار موجزة فوق التصنيف لبدء المحرك. صمام قياسي سيفجر على بدء الاندفاع في مبرد أو مضخة مياه. تتحمل صمامات تأخير الوقت طفرات 5-10 ثوان مع توفير الحماية ضد الأحمال الزائدة المستمرة.
العلامات التجارية الخطرة للوحات
Federal Pacific Electric (FPE) Stab-Lok: مصنعة من 1950 إلى 1980. اكتشفت الاختبارات المستقلة و تحقيقات CPSC أن قواطع Stab-Lok لديها معدلات فشل مرتفعة: قد لا تقطع على الحمل الزائد أو الدائرة القصيرة. خطر حريق موثق.
Zinsco (و النسخ المعاد تسميتها: Sylvania، GTE-Sylvania): تصميم توصيل شريط الناقل يسمح للقواطع بالقوس و الإفراط في التسخين على توصيل شريط الناقل بدلاً من القطع بشكل طبيعي.
أسلاك الألومنيوم (1965-1973): ليست مشكلة علامة تجارية للوحة، لكن أي لوحة في منزل من هذه الحقبة بأسلاك فرع من الألومنيوم (وليس مدخل الخدمة: هذا بخير) يتطلب فحص جميع اتصالات الجهاز.
جداول اللوحة و حسابات الحمل
جداول اللوحة
جدول اللوحة هو مستند (أو الدليل على باب اللوحة) يسرد كل دائرة: رقم القاطع، حجم القاطع، قياس السلك، & الأحمال التي تخدمها. جدول لوحة دقيق مطلوب لعمل التصريح و لا يقدر بثمن لاستدعاءات الخدمة. قم دائماً بتحديث جدول اللوحة بعد إضافة دوائس.
حسابات الحمل (NEC المادة 220)
قبل إضافة الخدمة أو دائرة كبيرة، يحدد حساب الحمل ما إذا كانت الخدمة الموجودة لديها سعة. النهج الأساسي:
الخطوة 1: احسب الإضاءة العامة و حمل المستقبِل: 3VA لكل قدم مربع من مساحة المعيشة (NEC 220.12).
الخطوة 2: أضف دوائس فرع الأجهزة: 1500VA لكل دائرة تطبيق صغيرة (NEC 220.52).
الخطوة 3: أضف الأجهزة الثابتة بتصنيف لوحة الاسم: تكييف الهواء، سخان المياه، المجفف، الفرن، إلخ.
الخطوة 4: تطبيق عوامل الطلب (NEC جدول 220.42): ليس كل الأحمال تعمل في نفس الوقت. أول 3000VA بنسبة 100٪. الباقي حتى 120،000VA بنسبة 35٪.
الخطوة 5: اقسم على 240V للحصول على طلب أمبير. قارن بتصنيف الخدمة.
خدمة 200A توفر 200A × 240V = 48000VA من السعة.
تحجيم شاحن EV: يسحب EVSE 48A المستوى 2 بقيمة 48A × 240V = 11520W باستمرار. لأنها حمل مستمر، فإنها تتطلب دائرة 60A (48A = 80٪ من 60A). يجب التحقق من أن اللوحة لديها سعة متبقية كافية قبل إضافتها.
العمل على اللوحات بأمان
بروتوكولات السلامة لعمل اللوحة
عمل اللوحة ينطوي على مخاطر حقيقية. الهدف هو إلغاء تنشيط كل شيء يمكنك & تحقق قبل لمس أي شيء.
إلغاء التنشيط والتحقق: أطفئ القاطع الرئيسي. ثم استخدم مختبر الجهد غير التلامسي (NCVT) للتحقق من كل موصل قبل لمسه. اختبر كل سلك: حار، محايد، و أرضي. يمكن أن يعطل المحايد المفقود الموصلات التي تبدو آمنة. يمكن لدائرة مخطوطة بشكل خاطئ أن تفاجئك.
التأمين/وضع العلامات (LOTO): للعمل التجاري أو في أي وقت قد يعيد شخص آخر تنشيط الدائرة، طبق قفل على مقبض القاطع & علق علامة. بدون قفل = يمكن لشخص ما قلب القاطع بينما تعمل.
موصلات مدخل الخدمة مشحونة دائماً (انظر القسم 1). حتى مع إطفاء القاطع الرئيسي، فإن المسامير فوقه مشحونة. تعامل مع أعلى اللوحة كما لو كانت دائماً مشغلة إلا إذا تحققت شخصياً من سحب العداد.
قاعدة اليد الواحدة: عند العمل بالقرب من أجزاء مشحونة، احفظ يد واحدة في جيبك أو خلف ظهرك. إذا كان لديك اتصال عرضي مع موصل حي بيد واحدة، فإن إبقاء اليد الأخرى بعيداً يمنع مساراً من خلال صدرك و قلبك. يتطلب الرجفان البطيني فقط 100mA عبر القلب: حسناً ضمن ما يمكن للتيار المنزلي تسليمه.
PPE للوحات السكنية: نظارات السلامة بحد أدنى. بالنسبة لأي شيء فوق 240V أو في معدات التبديل، يتطلب PPE مصنفة من قوس وفقاً لـ NFPA 70E. لوحة 200A السكنية لديها طاقة حادثة ومضة قوس أقل من 480V، لكنها ليست صفراً. اعرف متطلبات PPE قبل دخول أي علبة كهربائية.
اتصل بـ 811 قبل التنقيب. جانبيات الخدمة المدفونة & أنابيب المصدر حقيقية. ضربة جاروف واحدة على موصل تحت الأرض هي مخاطر الصدمة الكهربائية & حادثة كهرباء كبرى.