un

guest
1 / ?
back to lessons

ترحيب

في كل مبنى كنت دخلت عليه، تم توصيله بواسطة كهربائي. الضوء، الأستقبال، الأجهزة: كل شيء يعمل على نظام من أنابيب النحاس، الأجهزة الحصينة، والخطط الدقيقة التي لا تفكر بها معظم الناس.

عمل الكهرباء السكنية هو واحد من أكثر الأعمال الشاقة في البلد. يدفع جيداً، لا يمكن تصديره، ويتطلب معرفة حقيقية: ليس فقط القوة. خطأ في تركيب المياه يُحدث فوضى. خطأ في الكهرباء يمكن أن يقتل شخصاً.

تغطي هذه الدرس الأساسيات لأنظمة الكهرباء السكنية: كيف تصل الطاقة إلى المنزل، وكيف يتم توزيعها عبر الدوائر، وماذا يفعل الأسلاك والأجهزة حقًا، وكيفية العمل بأمان حول الكهرباء.

في نهاية الدرس، ستفهم أن النظام الخلفي لكل زر الضوء وأستقبالك المنزلي.

وصلة الخدمة الكهربائية السكنية: العمود الكهربائي، العداد، ومكبرة التحكم الرئيسية

الاستعداد

قبل بدء الدرس

فكر في المرة الأخيرة التي قمت فيها بضبط زر الضوء أو توصيل شيء ما.

ماذا تفكر أن يحدث حقًا داخل الحوائط عندما تُضغط زر الضوء؟ من أين تأتي الكهرباء، وكيف تصل إلى الضوء؟

الضغط الكهربائي، وتدفق الأمبير، والمقاومة

الثلاثة ألواح بناء

تشغل كل نظام كهربائي ثلاثة قياسات يمكن قياسها:

الضغط الكهربائي (V) هو ضغط كهربائي: القوة التي تُضغط بها الإلكترونيات عبر أنبوب الموصلة. فكر في ذلك مثل ضغط الماء في الأنابيب. في الولايات المتحدة، يوفر أستقبالات المنزل 120 فولت. الأجهزة الكبيرة مثل الجفاف والموقد تستخدم 240 فولت.

تدفق الأمبير (I) هو تدفق الإلكترونيات، مقاسًا بالأمبير. فكر في ذلك كمقدار الماء المنساب في الأنبوب. الدائرة المنزلية العادية تَحمل 15 أو 20 أمبير.

مقاومة (R) هي مقاومة تدفق التيار الكهربائي، مقاسة بالاوهن. لكل كابل ومعدن وترابط بعض مقاومة. تتحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة بواسطة المقاومة: وهذا هو السبب في عمل الميكروويف، وكذلك كيف تبدأ النيران الكهربائية.

قانون أوم: V = I x R. التيار الكهربائي يساوي المقاومة مرورًا بالطاقة. إذا كنت تعرف أيان منهم، يمكنك حساب الثالث. هذه المعادلة هي أساس كل حساب كهربائي ستقوم به على الإطلاق.

رسم بياني لترابط V, I, R مع شرح الوحدات

AC vs DC و الطاقة المنزلية

التيار المتردد

الطاقة المنزلية في الولايات المتحدة هي تيار متردد (AC) بساعة 60 هرتز: يتردد التيار 60 مرة في الثانية. فاز التيار المتردد في حرب ضد التيار المستمر (DC) قبل قرن من الزمان لأنها يمكن زيادتها إلى فولت عالي للتنسج على بعد طويل، ثم تقلص مجددًا للاستخدام الآمن في المنازل.

يحصل ملكك على 240 فولت إلى منزلك بواسطة ركائز ساخنة، كل منها تبلغ 120 فولت بالت参照 إلى المحايد. يتم استخدام ركيزة ساخنة واحدة و المحايد لتقديم 120V. يتم استخدام ركيزتين ساخنتين لتقديم 240V.

وات (W) = فولت x أمبير. جهاز مناحي 1,500 واط على مدار 120V يستهلك 12.5 أمبير. هذا مهم لأنه يمكن أن يكون مدار 15 أمبير القياسي آمنًا فقط بنسبة 80% من القدرة المحددة ongoing: أي 12 أمبير. يستهلك جهاز مناحي واحد تقريبًا القدرة الكامنة في المدار.

رسم بياني لطاقة التيار المتردد: موجة هرمية 60 هرتز، خدمة 240V مفتوحة إلى ركيزتين ساخنتين 120V، تلاميذ 120V و 240V

يوصف ملك لمنزل يربط جهاز مناحي 1,800 واط إلى فتحة 120V القياسية على مدار 15 أمبير. باستخدام معادلة الطاقة (وات = فولت x أمبير)، حساب حمل التيار. ثم توضيح ما إذا كان هذا آمنًا و لماذا؟

لوحة الإيقاف الرئيسية

الدماغ للنظام

رسم مخطط لمدار المنزل الإسكاني يظهر لوحة الإيقاف، والكابلات الساخنة / المحايدة / الأرضية، والزر، والجهاز الإضاءي

لوحة الخدمات (لوحة الانزلاق) هي المكان الذي يدخل من خلاله التيار الكهربائي من المشغل إلى المنزل وتقسم إلى دوائر فرعية.

يقع الانزلاق الرئيسي في الأعلى. ويبلغ تصنيفه عادةً 100 أو 150 أو 200 أمبير ويمكن أن يقطع جميع التيارات إلى المنزل في وقت واحد. تقوم الأماكن الجديدة دائمًا بتوظيف خدمة 200 أمبير.

تحت الانزلاق الرئيسي هناك صفوف من مفاتيح الدوائر الفرعية. لكل منها حماية لمنطقة دائرة واحدة: مجموعة من الفواصل، والأضواء، أو جهاز كهربائي محدد. تصنيفات شائعة هي 15 أمبير (للمنافذ العامة والأضواء) و20 أمبير (للفواصل في المطبخ والمحلات الحمام والمغاسل).

مفاتيح أكبر: 30، 40، 50 أمبير: تخدم الدوائر المخصصة 240V للجفاف (30A) والطوابير (40-50A) ووحدات التكييف.

التركيب الأرضي والнейتر

الأفكار الأكثر تشويشاً

يخلط الناس بين التركيب الأرضي والنايتر باستمرار. هم متصلون في نقطة واحدة: لوحة الخدمات: لكنهم يقومون بأدوار مختلفة.

النايتر (الكابل الأبيض) هو مسار العودة الطبيعي للتيار. يتدفق التيار من خلال كابل الساخن، عبر الشحنة، وعائدًا على النايتر. يحمل التيار خلال التشغيل الطبيعي.

التركيب الأرضي (الكابل العاري أو الخضراء) هو المسار الطارئ. يحمل صفر تيار خلال التشغيل الطبيعي. يوجد فقط لتقديم مسار آمن إلى الأرض إذا حدث شيء خطأ: مثل كابل ساخن يلمس محدد جهاز المكواة.

بدون تركيب أرضي، سيشحن كابل ساخن محدد جهاز المكواة. تقوم بلمسها، يتدفق التيار من خلالك إلى الأرض، وتصاب بالصدمة: أو أسوأ. يوفر كابل التركيب الأرضي مسار عودة هذا التيار الضائع إلى لوحة الخدمات، مما يؤدي إلى انزلاق المفتاح.

النايتر والتركيب الأرضي متصلون فقط في لوحة الخدمات الرئيسية. التصالب بينهما في أي مكان آخر يخلق مسارات عودة متوازية ويمكن أن يضع التيار على كابلات التركيب الأرضي: خرق للقواعد والخطر على الأمان.

رسوم توضيحية للتركيب الأرضي: التشغيل الطبيعي مما يظهر مسار عودة النايتر مقابل حالة الخطأ مع كابل تركيب الأرضي مكسور مما يؤدي إلى الصدمة

يلاحظ مالك منزل ضغط طفيف عند لمس مكواة المعدنية الخاصة به. يمتلك الجهاز شوط ثلاثي الأطراف. ما هو المشكلة الأكثر احتمالاً، وكابل التيار الذي يعتقد أنه ربما يكون ضال؟

قياس الأسلاك ومقاومتها للتيار

اختيار الأسلاك المناسبة

قياس حجم الأسلكم باستخدام AWG (American Wire Gauge). الرقم القياسي غير منطقي: الأرقام الأقل تعني الأسلاك الأكبر. 14 AWG أصغر من 12 AWG، والذي هو أصغر من 10 AWG.

للكل من الأسلاك القياسية حدود تيار آمن تسمى مقاومتها للتيار (ampacity):

- 14 AWG: 15 أمبير (مصابيح)

- 12 AWG: 20 أمبير (مصابيح مطبخ، حمام، غرفة السيارات)

- 10 AWG: 30 أمبير (مستخدمة في الغسالات، سخانات المياه)

- 8 AWG: 40 أمبير (مكواة، سطح الموقد)

- 6 AWG: 55 أمبير (وحدات التكييف الكبيرة، ألواح فرعية)

استخدام الأسلاك الصغيرة جدًا خطورة بالغة. 14 AWG على تيارات 20 أمبير ستصبح ساخنة قبل أن تفتح المفتاح. يطلب NEC أن يكون قياس الأسلاك دائمًا يتناسب أو يفوق تصنيف المفتاح.

شكل يوضح قياس الأسلاك حسب AWG، ومقاومتها للتيار، وتصنيفات المفتاح، والأستخدامات العادية

مقاولات NM-B والألوان

ما يوجد داخل الجدران

يستخدم معظم أنظمة التوصيل السكنية NM-B cable (يسمى عادة Romex، وهو علامة تجارية). يجمع الكابل بين عدة أسلاك مغلفة ومزلقة عارية داخل غلاف بلستيكي.

يكتب الكابل حجمه المحتوى. 14/2 NM-B يعني وجود اثنين من أسلاك 14 AWG مغلفة (ساخنة وعاكسة) بالإضافة إلى مزلقة عارية. 12/3 NM-B يعني ثلاثة أسلاك 12 AWG مغلفة (اثنتين ساخنة وعاكسة) بالإضافة إلى مزلقة.

تصنيف الألوان

- أسود: ساخن (يتحمل التيار إلى الشحنة)

- أبيض: عاكس (مسار العودة للتيار)

- برونز عاري أو أخضر: مزلقة (مسار الطوارئ)

- أحمر: ساخن ثانوي (يستخدم في circuits 240V و 3-way switches)

- أزرق وذهبي: أسلاك ساخنة إضافية (عادة في أنابيب تجارية، نادرًا ما تستخدم في NM-B السكنية)

هذه الألوان ليست اقتراحات. إنها اتفاقيات تعتمد عليها كل كهربائي. تلوث كابل الجهد المنزلي كجهد ساخن يمكن أن يُنشِئ طاقة في أجزاء الدائرة التي يجب ألا تكون آمنة لمسها.

صورة مقطع عرضي لكابل NM-B يظهر الألياف الداخلية للكابل 14/2 و 12/2 ومخطط لون الألياف

رغبة صاحب المنزل في إضافة خط جديد بقوة 20 أمبير لمصابيح مطبخ. لديهم بقايا من 14/2 NM-B من مشروع إضاءة. هل يمكنهم استخدامها؟ توضيح الإجابة باستخدام معرفتهم حول قياس الأسلاك ومقاومتها للتيار.

المكائن بالتسلسل مقابل المكائن في التوأم

كيف يربط الأجهزة

في الدائرة التسلسلية، يتم ربط الأجهزة بترتيب السلسلة: يتدفق التيار من خلال واحدة، ثم التالية. إذا فشلت جهاز ما، ستكون الدائرة كليا ميتة. كانت أضواء عيد الميلاد القديمة بهذا النوع: إذا انصهرت لامب واحدة، ستكون كل سلسلة مظلمة.

في الدائرة في التوأم، يتم توصيل كل جهاز بشكل مستقل بين الحارة والمنزلة. إذا فشلت جهاز ما، سيظل الآخرون يعملون. هذا هو كيف يعمل مفاتيح المنزل: كل مفتاح على الدائرة متصل في التوأم.

هذا يشرح لماذا يمكنك إزالة لامب من مفتاح واحد وستظل المفاتيح الأخرى على نفس الدائرة لديك قوة. كل مفتاح يوفر 120 فولت بالكامل بغض النظر عن ما يفعله المفاتيح الأخرى.

ومع ذلك، يتم مشاركة جميع الأجهزة على الدائرة التيار المتاح. قم بتوصيل عدد كبير جدًا من الأجهزة ذات الحمل العالي في مفتاحات الدائرة ذات 15 أمب وستغلق مفاتيح الدائرة: ليس بسبب أن أي جهاز واحد يعتبر أكثر من ذلك، بل لأن التيار الكلي يتجاوز تصنيف الدائرة.

مقارنة الدائرة التسلسلية والدائرة في التوأم: انهيار التسلسل الواحد بسبب الفشل والعمل المستقل للمفاتيح التوأم

مفاتيح الدائرة ومعدات الحماية

معدات الحماية

مستقبل GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) المنزلي يراقب توازن التيار الساخن والمنقي. إذا تسرب 5 ميلي أمبير إلى الأرض: من خلال جسدك، على سبيل المثال: سيغلق GFCI في 1/40 من الثانيه. يتطلب NEC حماية GFCI في الحمامات وال مطابخ والمحلات والمحاريب والخارج، وجميع الأماكن القريبة من الماء.

AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) المنزلي يكتشف الحوادث الخطرة: التي تسقط عندما يكون كابل متسربش، أو اتصال ضعيف، أو أنغرز قد اخترق كابل في الجدار. الحوادث الخطرة هي السبب الرئيسي في النار الكهربائية. منذ عام 2014، يتطلب NEC حماية AFCI على معظم الدارات الكهربائية السكنية.

مفاتيح

مفتاح النقطة الواحدة يتحكم في الضوء من مكان واحد. لديه ذراعين من النحاس وترابي فقط. يفتح وينغض فقط سلك الساخن.

مفتاح 3-طريقة يتحكم في الضوء من مكانين: مثل أعلى وأسفل سلم المطار. يستخدم مفتاحين 3-طريقة متصلين بواسطة سلكات السفر (الأحمر والأسود في الكابل 14/3 أو 12/3). المنطق المفتاحي يقلب ما إذا كان السلك السفر يحمل التيار، مما يسمح بمفتاح واحد أو الآخر لتبديل الضوء.

رسوم توضيحية لمستقبل GFCI ومفتاح AFCI ومفتاح 3-طريقة مع سلكات السفر

رجل أعمال يرغب في ترميم حمام. يريدون تثبيت مفتاح دوبلكس قياسي بجانب الحوض. هل مفتاح قياسي مقبول هنا، أو تتطلب NEC شيء محدد؟ ما الذي ستثبتونه وما السبب؟

معايير التركيب في المملكة المتحدة

المملكة المتحدة ضد الولايات المتحدة التوريد

يستخدم المملكة المتحدة 230V أحادي الطور عند 50 هرتز : مقابل 120/240V الأمريكي المفرق الطور عند 60 هرتز. تزيد التوترية من التيار المنخفض للواط ذاته، مما يؤثر على حجم الكابلات والتصميم الآلات في النظام بأكمله.

لون الكابلات (بعد 2004، متسقة مع الاتحاد الأوروبي)

- البرونزي: الحية (المتطابقة مع السوداء/الساخنة الأمريكية)

- الأزرق: المنقي (المتطابقة مع الأبيض الأمريكي)

- الخضراء/اللولبي: الأرض (المتطابقة مع الكابلات المعدنية العارية)

لون المملكة المتحدة القديم (قبل 2004)

ان وجد ما زالت في المنازل القديمة: الأحمر = حي، السوداء = التردد، الخضراء = الأرض. يجب على الكهربائي الذي يعمل على ممتلكات قديمة في المملكة المتحدة تحديد أي رمز لون يطبق قبل لمس أي شيء.

كابل محفور

يستخدم مكبل المملكة المتحدة معيار BS 1363 للقنوات الثلاثة المربعة. العلامة المميزة: يحتوي كل مكبل على محفز (3 أمبير للضوء والطائرات، 13 أمبير للمعدات عالية الطاقة). وهذا يعني أن كل جهاز يحمل محمية تيار فوقي الخاصة به في نقطة الارتباط: قبل الفلتر. لا يحتوي الفلتر في الفلترات المملكة المتحدة؛ يتم نقل الحماية مع المكبل.

وحدة الاستهلاك

المتطابقة للمكتب البريطاني للوصلات. تحتوي على MCBs (مفتاح الدائرة الصغير) و RCDs (جهاز توزيع التيار العالق): متساوي في US GFCI. تستخدم التثبيتات الحديثة في المملكة المتحدة RCBOs (مفتاح الدائرة العالق مع محفز التردد)، مما يجمع بين MCB و RCD في جهاز واحد، مما يوفر الحماية من تيار فوقي وتحول التردد لكل دائرة.

الدوائر النهائية الدائرية

الفرق الأساسية: الدوائر الرادالية مقابل الدائرية

يستخدم التثبيت الأمريكي الدوائر الرادالية (المنزل): تخرج الدائرة من الخزانة إلى أول مكبس، ثم تتداخل إلى المكبس التالي، وتصل إلى النهاية. مسار واحد يدخل، لا مسار يخرج.

يستخدم التثبيت البريطاني الدوائر النهائية الدائرية: تخرج الدائرة من وحدة الاستهلاك، وتدور في جميع فوانيس الشحن على الأرض، وتعود إلى MCB نفسها: مما يؤدي إلى تشكيل دائرة مغلقة. يقع كل مكبس في نقطة على هذا الحلقة مع تلقي كابلين من الاتجاهين.

لماذا تعمل الدائرة الدائرية

يحتوي كل مكبس على تلقي كابلين: واحد من كل اتجاه حول الدائرة. عند شحن التيار، يتم تقسيمه وتدفقه في الاتجاهين في آن واحد. النتيجة: انخفاض مقاومة المسار، وقدرة أفضل على تيار الصدمة، وثني كابل أصغر. يمكن أن توزع 2.5mm² (حوالي 13 AWG) بشكل آمن حتى 13 أمبير لكل مكبس في الدائرة الدائرية: يمكن أن يكون الكابل مخيفًا بشكل خطير على دائرة رادالية.

معايير الدائرة الدائرية (BS 7671)

- درجة مفتاح الدائرة: دائمًا 32A لمنظومة الدائرة الدائرية القياسية

- الكابل: 2.5mm² زوجي و الأرض (متساوي مع US NM-B، يحتوي على الحية، والمنطقي، والتربة العارية)

- حجم المنطقة الأرضية: 100م² لكل دائرة دائرية (لا توجد حد أقصى لمكبس الاستقبال في BS 7671)

- الفرع: مسموح: يمكن أن يخرج مكبس واحد عن الدائرة (فرع)، ولكن ليس الفرع من الفرع.

فوانيس الشحن

فتحات الشاشة في المملكة المتحدة تتبع BS 1363: مغطاة (مقاومة التلاعب بتصميم متكامل، مدمجة في جسم الفلتر: لا يلزم إطار أمان للأطفال منفصل). الارتفاع القياسي للتركيب: 450 مم من مستوى الأرض المكتملة.

توزيع الأضواء

تتبع شبكات الأضواء في المملكة المتحدة الراديالية (ليست دائرية). التقييم التقليدي: 6 أمبير أو 10 أمبير MCB. هناك طريقتان لتركيب الكابلات: طريقة الصندوق المشترك (نقطة الارتكاز من صندوق مركزي) أو طريقة الحلقة (تجاوز الكابل لكل زهرة سقف في السلسلة). كلاهما يلتزم بالتعليمات؛ هي أكثر شيوعًا في البناء الحديث.

يتعين على الكهربائي الأمريكي الذي تم تعيينه لتقديم استشارة في منزل المملكة المتحدة لمناقشة مشتركة بريطاني: يظهر لوحة التحكم 32A MCB تغذية الدائرة الدائرية الأرضية. يثير هذا القلق الكهربائي: في الولايات المتحدة، سيكون 32A مفتاح على كابل 2.5mm² مفيداً ومخيفًا بشكل خطير. توضح لماذا هذا آمن وصحيح وفقًا للمعايير البريطانية.

العمل بأمان مع الكهرباء

الكهرباء ستقتلك

هذا ليس تشويهًا. 120 فولت يكفي أكثر من كافٍ لإيقاف قلبك. يحدث الوفاة الكهربائية كل عام للبشر المهنيين والمالكين.

إغلاق/توقيع (LOTO) هي الإجراء الأهم للأمان. قبل العمل على أي دائرة، أطفئ مفاتيح التوزيع، وثبّت الصندوق بحيث لا يمكن لأحد إعادة تشغيله، ووضعه بصمت باسمك. ثم تأكد من أن الدائرة ميتة باستخدام فحص عدم وجود تيار كهربائي أو مقياس متعددة الأغراض. لا تثق بأن مفتاح تيار متردد ميت بسبب أنك قمت بلفه.

استخدام المتر هو مهارة أساسية. يقيس مقياس متعددة الأغراض التيار والتوتر والمقاومة. يقيس فحص عدم وجود تيار كهربائي (الهاتف المطاطي المطاطي الذي يزعج قرب الأسلاك الموجودة) أولاً. دائمًا ما يؤكد أن المقياس يعمل باستخدام مقياس معروف يعمل قبل ومحاولة اختبار الدائرة التي تتعامل معها. المقياس الميت يعطيك ثقة زائدة.

قواعد أمان إضافية

- لا تعمل على دائرة مفتوحة إلا إذا كنت مدربًا وموافقًا على العمل المباشر.

- اعتقد كل كابل على أنه مفتوح حتى تثبت العكس.

- استخدم أدوات مطاطية محمية كهربائيًا.

- ارتداء نظارات السلامة: نهايات الكابلات حادة ومزودة بالبطارية.

- لا تقف في الماء أو على سطح رطب عند العمل مع الكهرباء.

Lockout/Tagout procedure: four steps from identifying the breaker to verifying dead circuit with a meter

مسار مهنة الكهربائيين

من المبتدئ إلى الماهر

تحقيق مهنة الكهربائي يتبع مسارًا محددًا:

المبتدئ (4-5 سنوات): تعمل تحت إشراف خبير، وتتأهل لتلقي الأجر بينما تتعلم. غالبًا ما تتطلب برامج التأهيل 8000 ساعة من التدريب على الموقع بالإضافة إلى التعليمات الدراسية. ستلقى تعليمات حول قواعد NEC وقراءة المخططات وسيطرات المحركات وتثبيت كل نوع من أنواع التثبيت. تبدأ رواتب المبتدئين في حوالي 15-20 دولارًا في الساعة وتزيد كل عام.

الكهربائي الماهر: بعد الانتهاء من برنامج التأهيل ومرورك في امتحان الماهر، يمكنك العمل بشكل مستقل. يكسب الكهربائيون الماهرين ما بين 25-45 دولارًا في الساعة حسب الموقع، مع الكهربائيين الأعضاء في الاتحاد الذين يكسبون عادةً المزيد. يمكنك العمل في المنازل التجارية أو الصناعية.

الكهربائي الماهر: يتطلب خبرة إضافية (عادة 2-4 سنوات إضافية ككهربائي ماهر) ومرور في امتحان الماهر. يمكن للكهربائيين الماهرين استخراج التراخيص، وإدارة محلاتهم الخاصة، ومراقبة الكهربائيين الآخرين.

ليس هناك مجال للشك، سيتحول هذا العمل. كل منزل جديد، وكل تجديد، وكل وحدة طاقة شمسية، وكل محمل للسيارات الكهربائية تحتاج إلى كهربائي. يوقع المعهد الأمريكي للإحصاءات العمالية على أن نسبة نمو الوظائف بين الثلاثينيات من القرن الحالي ستصل إلى 6-11%.

مسار مهنة الكهربائيين: من المبتدئ إلى الكهربائي الماهر مع الرواتب والالتخصصات

لقد انتهيت من هذا الدرس. تخيل أنك في الأسبوع الأول في برنامج التأهيل الكهربائي وينصحك خبيرك بتغيير فتحة توصيل في غرفة نوم. تخطط لمراحل العمل التي ستقوم بها قبل لمس أي كابل. تأكيد على السلامة.