Điện Năng Đến Như Thế Nào
Từ Máy Biến Áp Của Công Ty Cung Cấp Đến Bảng Điều Khiển Của Bạn
Điện năng bắt đầu từ một máy biến áp của công ty cung cấp: gắn trên cột cho dịch vụ trên không, đặt trên mặt đất cho dịch vụ ngầm. Máy biến áp hạ điện áp từ mức phân phối (thường là 7.200V hoặc cao hơn) xuống 240V chia đôi cho dịch vụ dân cư.
Dây dẫn vào từ ngoài (dây dẫn trên không) hoặc dây dẫn vào ngầm (dây dẫn ngầm) chạy từ máy biến áp đến hộp đồng hồ đo gắn trên tòa nhà. Đồng hồ đo mức tiêu thụ. Phía sau đồng hồ, dây dẫn điểm vào dịch vụ chạy đến công tắc ngắt chính: hầu như luôn là cầu chỉ chính bên trong bảng điều khiển tải (bảng công tắc cầu chỉ).
Điểm an toàn quan trọng: Dây dẫn điểm vào dịch vụ được cấp điện mọi lúc. Chúng chạy từ máy biến áp của công ty cung cấp qua đồng hồ & kết nối với phía đầu vào của cầu chỉ chính (các ốc vít trên cùng). Tắt cầu chỉ chính sẽ ngắt tất cả mọi thứ về phía sau: nhưng các dây dẫn phía trên cầu chỉ chính vẫn có điện. Chỉ công ty cung cấp điện mới có thể cắt điện cho chúng, bằng cách rút đồng hồ hoặc chuyển máy biến áp.
Công ty cung cấp cấp hai chân nóng (L1 & L2) cộng với dây trung tính. Mỗi chân nóng mang 120V tới trung tính. Hai chân có pha cách 180 độ, vì vậy L1 đến L2 đo 240V: được sử dụng cho các thiết bị tiêu thụ cao như lò nướng, máy sấy & thiết bị điều hòa không khí.
Liên kết trung tính-nối đất: Trong dịch vụ dân cư, dây dẫn trung tính & hệ thống nối đất được liên kết với nhau tại đúng một điểm: công tắc ngắt dịch vụ chính (bảng chính). Liên kết này được thực hiện với dây liên kết nối đất chính: thường là một vít xanh trong thanh trung tính. Bảng phụ không được phép liên kết: chi tiết hơn ở bước giải phẫu bảng.
Cấu Trúc Bảng Điều Khiển
Bên Trong Bảng Điều Khiển Tải
Một bảng điều khiển tải dân cư tiêu chuẩn chứa các thành phần chính này:
Cầu chỉ chính: một cầu chỉ lưỡng cực ở trên cùng, thường được định mức 100A, 150A hoặc 200A. Nó ngắt tất cả các mạch nhánh khi hoạt động hoặc chuyển đổi tắt. Như đã lưu ý, nó không ngắt các dây dẫn điểm vào dịch vụ phía trên nó.
Thanh buýt: hai thanh kim loại (B1 & B2) chạy theo chiều dọc xuống bảng, mỗi thanh cho một chân nóng. Các cầu chỉ mạch nhánh gắn vào các thanh này. Các khe cắm xen kẽ pha xuống mỗi cột: khe 1 là L1, khe 2 là L2, khe 3 là L1, v.v. Mô hình xen kẽ này có nghĩa là một cầu chỉ lưỡng cực trải dài hai khe cắm liền kề kết nối với cả L1 & L2, cung cấp 240V.
Cầu chỉ đơn cực chiếm một khe cắm, kết nối với một chân nóng & cung cấp mạch 120V.
Cầu chỉ lưỡng cực trải dài hai khe cắm liền kề, kết nối với cả hai chân & cung cấp mạch 240V (hoặc 120/240V cho các mạch nhánh đa dây).
Thanh buýt trung tính: một thanh màu bạc nơi tất cả các dây dẫn trung tính (trắng) kết thúc. Trong bảng dịch vụ chính, thanh này được liên kết với vỏ bảng & hệ thống nối đất thông qua dây liên kết nối đất chính.
Thanh buýt nối đất: nơi tất cả các dây dẫn nối đất thiết bị (trần hoặc xanh) kết thúc. Trong bảng chính, các thanh nối đất & trung tính được liên kết với nhau: đây là điểm liên kết duy nhất được phép.
Định mức thanh buýt phải bằng hoặc vượt quá định mức cầu chỉ chính. Một bảng 200A cần các thanh buýt định mức 200A. Cài đặt cầu chỉ chính 200A trong bảng định mức 100A là vi phạm quy tắc.
Các Loại Cầu Chỉ
Rất Nhiều Loại Cầu Chỉ
Không phải tất cả các cầu chỉ hoạt động theo cách tương tự. Biết các loại là cần thiết cho tuân thủ quy tắc & khắc phục sự cố.
Cầu chỉ điện từ nhiệt tiêu chuẩn: công nhân hàng ngày. Sử dụng hai cơ chế hoạt động: một dải lưỡng kim loại cong dưới nhiệt liên tục (bảo vệ quá tải) & một cuộn điện từ hoạt động gần như tức thì dưới hiện tượng chập mạch hoặc dòng điện lỗi cao. Phần tử nhiệt cho phép quá tải tạm thời (dòng bắt đầu động cơ). Phần tử điện từ phản ứng trong mili giây với các lỗi.
AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter): phát hiện các dấu hiệu vòng cung trong dạng sóng điện. Vòng cung xảy ra khi dây bị hư hỏng, kết nối bị lỏng hoặc cách điện bị vi phạm. Vòng cung không rút đủ dòng điện để hoạt động cầu chỉ tiêu chuẩn vẫn có thể bắt lửa cách điện. Quy tắc NEC 2020 yêu cầu bảo vệ AFCI trong hầu như tất cả các không gian sống & phòng ngủ. Các cầu chỉ AFCI có nút kiểm tra & một đuôi pigtail trung tính kết nối với thanh buýt trung tính.
Cầu chỉ GFCI: phát hiện mất cân bằng dòng điện 5mA hoặc hơn giữa các dây dẫn nóng & trung tính. Nếu dòng điện rời trên dây nóng nhưng không hoàn toàn quay trở lại trên dây trung tính, một số đang chảy qua một đường dẫn không dự định: có thể qua một người. Cầu chỉ hoạt động trong ~25 mili giây. Bảo vệ toàn bộ mạch, không giống như ổ cắm GFCI chỉ bảo vệ các thiết bị hạ lưu.
Cầu chỉ song song (lưỡng công): hai cầu chỉ đơn cực chia sẻ một khe cắm. Hữu ích khi bảng đầy. Không phải tất cả các bảng đều chấp nhận cầu chỉ song song: kiểm tra danh sách CTL (giới hạn tổng số mạch) của bảng & danh sách cầu chỉ được phê duyệt trên mặt trong cửa bảng. Cài đặt cầu chỉ song song không được phê duyệt là vi phạm quy tắc.
CAFCI (Combination AFCI): phát hiện cả vòng cung song song (nóng-trung tính hoặc nóng-nối đất) & vòng cung nối tiếp (một sự cố trong dây dẫn nóng hoặc trung tính). Quy tắc NEC 2020 yêu cầu CAFCI ở hầu như tất cả các vị trí dân cư. AFCI tiêu chuẩn chỉ phát hiện vòng cung song song.
Kích Thước Cầu Chỉ & Dây
Kích Thước Dây & Bảo Vệ Quá Dòng Điện
Quy tắc quan trọng nhất trong công việc bảng: cầu chỉ bảo vệ dây, không phải thiết bị. Cầu chỉ phải được định kích thước theo kích thước dây nó bảo vệ. Kích thước quá lớn & dây có thể quá nóng & bắt đầu cháy trước khi cầu chỉ nhận thấy có gì sai.
Các cặp độ thích ứng tiêu chuẩn (NEC 310.15, đồng, kết thúc 60°C hoặc 75°C):
| Kích Thước Dây | Độ Thích Ứng | Cầu Chỉ Chính Xác |
|---|---|---|
| 14 AWG | 15A | 15A tối đa |
| 12 AWG | 20A | 20A tối đa |
| 10 AWG | 30A | 30A tối đa |
| 8 AWG | 40A | 40A tối đa |
| 6 AWG | 55A | 60A tối đa |
Quy tắc 80% cho tải liên tục (NEC 210.20): Bất kỳ mạch nào sẽ mang một tải trong 3 giờ hoặc lâu hơn liên tục không được tải vượt quá 80% của định mức cầu chỉ. Cầu chỉ 20A phục vụ một tải liên tục (đèn thương mại, bộ sạc EV) không được vượt quá 16A. Đối với tải không liên tục trong cài đặt dân cư, quy tắc ít được thực thi hơn, nhưng nó áp dụng cho bất kỳ mạch nào được xác định là liên tục.
Dây nhôm yêu cầu các thiết bị được tính CO/ALR & chất chống oxy hóa tại các kết nối. Các kết nối nhôm với các thiết bị chỉ dùng cho đồng đã gây ra hàng trăm vụ cháy. Không bao giờ nối nhôm với đồng mà không có bộ kết nối được phê duyệt (AlumiConn hoặc tương đương).
Kiến Thức Cơ Bản Về Hộp Cầu Chỉ
Trước Cầu Chỉ: Hộp Cầu Chỉ
Những ngôi nhà được xây dựng trước khoảng năm 1960 thường có hộp cầu chỉ thay vì bảng điều khiển cầu chỉ mạch. Cầu chỉ cung cấp bảo vệ quá dòng điện thông qua một phần tử dễ cháy: một dải kim loại mỏng nóng chảy khi dòng điện vượt quá định mức của nó, vĩnh viễn mở mạch. Không giống như cầu chỉ, cầu chỉ bị thổi không thể được đặt lại: nó phải được thay thế.
Cầu chỉ xoắn vào ren Edison: loại dân cư phổ biến nhất. Chúng xoắn vào một ổ cắm giống như một bóng đèn. Có sẵn ở các định mức 15A, 20A, 25A & 30A. Nguy hiểm: bất kỳ cầu chỉ amperage nào cũng vừa với bất kỳ ổ cắm nào, cho phép overfusing (đặt cầu chỉ 30A nơi cầu chỉ 15A thuộc về: chính xác là vấn đề tương tự như sự không khớp cầu chỉ-dây). Cầu chỉ Loại S (chống giả mạo) sử dụng các bộ chuyển đổi ổ cắm khác nhau cho mỗi định mức amperage, ngăn chặn overfusing. NEC 240.51-240.54 giải quyết các yêu cầu fusestat/type-S.
Cầu chỉ hình trụ: cầu chỉ hình trụ được sử dụng cho các tải lớn hơn. Cầu chỉ loại ferrule xử lý 0-60A. Cầu chỉ loại lưỡi dao xử lý 60A & cao hơn. Được sử dụng trong các ngắt kết nối cầu chỉ, quạt điều hòa không khí & các khối cầu chỉ chính.
Cầu chỉ trễ thời gian (slow-blow): cho phép dòng điện tăng vọt ngắn hạn vượt quá định mức cho bắt đầu động cơ. Một cầu chỉ tiêu chuẩn sẽ bị thổi vào dòng bắt đầu của bộ nén tủ lạnh hoặc máy bơm nước. Cầu chỉ trễ thời gian chịu được các dòng vọt 5-10 giây trong khi vẫn bảo vệ chống quá tải liên tục.
Các Thương Hiệu Bảng Nguy Hiểm
Federal Pacific Electric (FPE) Stab-Lok: sản xuất từ những năm 1950 đến những năm 1980. Các bài kiểm tra độc lập & điều tra CPSC phát hiện ra rằng các cầu chỉ mạch Stab-Lok có tỷ lệ hỏng cao: chúng có thể không hoạt động khi quá tải hoặc chập mạch. Nguy hiểm cháy được ghi nhận.
Zinsco (& các phiên bản được đặt lại tên: Sylvania, GTE-Sylvania): thiết kế kết nối thanh buýt cho phép cầu chỉ tạo vòng cung & quá nóng tại kết nối buýt thay vì hoạt động bình thường.
Dây nhôm (1965-1973): không phải vấn đề thương hiệu bảng, nhưng bất kỳ bảng nào trong một ngôi nhà từ thời kỳ này có dây mạch nhánh nhôm (không phải dịch vụ vào: đó là tốt) đều yêu cầu kiểm tra tất cả các kết nối thiết bị.
Lịch Bảng & Tính Toán Tải
Lịch Bảng
Một lịch bảng là một tài liệu (hoặc danh mục trên cửa bảng) liệt kê từng mạch: số cầu chỉ, kích thước cầu chỉ, kích thước dây, & tải nó phục vụ. Lịch bảng chính xác là bắt buộc đối với công việc cho phép & không có giá trị đối với các cuộc gọi dịch vụ. Luôn cập nhật lịch bảng sau khi thêm mạch.
Tính Toán Tải (Bài Viết NEC 220)
Trước khi thêm dịch vụ hoặc mạch lớn, tính toán tải xác định xem dịch vụ hiện tại có dung lượng. Cách tiếp cận cơ bản:
Bước 1: Tính tải đèn tổng quát & ổ cắm: 3VA mỗi mét vuông không gian sống (NEC 220.12).
Bước 2: Thêm mạch nhánh thiết bị: 1.500VA cho mỗi mạch thiết bị nhỏ (NEC 220.52).
Bước 3: Thêm thiết bị cố định ở định mức bảng tên: HVAC, bình nước nóng, máy sấy, bếp, v.v.
Bước 4: Áp dụng hệ số nhu cầu (NEC Bảng 220.42): Không phải tất cả các tải chạy đồng thời. 3.000VA đầu tiên ở 100%. Phần còn lại lên đến 120.000VA ở 35%.
Bước 5: Chia cho 240V để có được nhu cầu ampere. So sánh với định mức dịch vụ.
Dịch vụ 200A cung cấp 200A × 240V = 48.000VA dung lượng.
Kích thước bộ sạc EV: Một EVSE Level 2 48A rút 48A × 240V = 11.520W liên tục. Vì nó là tải liên tục, nó yêu cầu mạch 60A (48A = 80% của 60A). Bạn phải xác minh bảng có dung lượng còn lại đầy đủ trước khi thêm nó.
Làm Việc Trên Bảng Một Cách An Toàn
Các Giao Thức An Toàn Để Làm Việc Trên Bảng
Công việc bảng mang theo rủi ro thực tế. Mục tiêu là cắt điện mọi thứ bạn có thể & xác minh trước khi chạm vào bất cứ thứ gì.
Cắt điện & xác minh: Tắt cầu chỉ chính. Sau đó sử dụng bộ kiểm tra điện không tiếp xúc (NCVT) để xác minh từng dây dẫn trước khi chạm vào. Kiểm tra mỗi dây: nóng, trung tính & nối đất. Trung tính bị mất có thể kích hoạt các dây dẫn dường như an toàn. Mạch được kết nối sai có thể khiến bạn ngạc nhiên.
Khóa/thẻ (LOTO): Đối với công việc thương mại hoặc bất cứ lúc nào một người khác có thể kích hoạt lại mạch, hãy áp dụng ổ khóa qua tay cầu chỉ & treo thẻ. Không có ổ khóa = ai đó có thể lật cầu chỉ trong khi bạn đang làm việc.
Các dây dẫn điểm vào dịch vụ luôn có điện (xem Phần 1). Ngay cả khi cầu chỉ chính tắt, các ốc vít phía trên nó vẫn có điện. Coi trên cùng của bảng như luôn bật trừ khi bạn đã xác nhận cá nhân rằng đồng hồ đã được rút ra.
Quy tắc một tay: Khi làm việc gần các bộ phận có điện, hãy giữ một tay trong túi hoặc đằng sau lưng. Nếu bạn vô tình chạm vào một dây dẫn có điện bằng một tay, giữ tay kia jauh ngăn ngừa một đường dẫn qua lồng ngực & trái tim. Rung động thất tâm chỉ yêu cầu 100mA qua lồng ngực: hoàn toàn trong khả năng của dòng điện gia dụng để cung cấp.
PPE cho bảng dân cư: Kính an toàn tối thiểu. Đối với bất cứ điều gì trên 240V hoặc trong thiết bị chuyển mạch, cần có PPE được xếp hạng vòng cung trên NFPA 70E. Bảng dân cư 200A có năng lượng tác động vòng cung thấp hơn so với thiết bị chuyển mạch 480V, nhưng nó không bằng không. Biết các yêu cầu PPE của bạn trước khi vào bất kỳ vỏ điện nào.
Gọi 811 trước khi đào. Dịch vụ vào dưới đất & ống dẫn cấp có thật. Một cú đào gắp điện trên một dây dẫn ngầm là rủi ro điện giật & một sự cố tiện ích lớn.