23.11: Usalama wa Umeme - Mifumo na Vifaa
- Page ID
- 183857
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Malengo ya kujifunza
Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:
- Eleza jinsi vipengele mbalimbali vya kisasa vya usalama katika nyaya za umeme vinavyofanya kazi, kwa msisitizo juu ya jinsi induction inavyoajiriwa.
Umeme una hatari mbili. Hatari ya joto hutokea wakati kuna overheating umeme. Hatari ya mshtuko hutokea wakati umeme wa sasa unapita kupitia mtu. Hatari zote mbili tayari zimejadiliwa. Hapa tutazingatia mifumo na vifaa vinavyozuia hatari za umeme.
Kielelezo 1 kinaonyesha schematic kwa mzunguko rahisi wa AC bila sifa za usalama. Hii sio jinsi nguvu inavyosambazwa katika mazoezi. Wiring ya kisasa ya kaya na viwanda inahitaji mfumo wa waya tatu, umeonyeshwa kwa kimapenzi kwenye Mchoro wa 2, ambao una vipengele kadhaa vya usalama. Kwanza ni mzunguko wa mzunguko wa kawaida (au fuse) ili kuzuia overload ya mafuta. Pili, kuna kesi ya kinga karibu appliance, kama vile toaster au jokofu. Kipengele cha usalama wa kesi ni kwamba huzuia mtu kugusa waya zilizo wazi na kuingia katika mawasiliano ya umeme na mzunguko, na kusaidia kuzuia mshtuko.
Kuna uhusiano tatu na ardhi au ardhi (hapa inajulikana kama “duni/ardhi”) inavyoonekana katika Kielelezo 2. Kumbuka kwamba uhusiano wa duni/ardhi ni njia ya chini ya upinzani moja kwa moja duniani. Uunganisho wa ardhi/ardhi mbili kwenye waya wa neutral huimarisha kuwa kwenye volts zero kuhusiana na dunia, na kutoa waya jina lake. Kwa hiyo waya hii ni salama kugusa hata kama insulation yake, kwa kawaida nyeupe, haipo. Waya wa neutral ni njia ya kurudi kwa sasa kufuata ili kukamilisha mzunguko. Zaidi ya hayo, mbili duni/ardhi uhusiano ugavi njia mbadala kwa njia ya dunia, kondakta nzuri, kukamilisha mzunguko. Uunganisho wa duni/ardhi karibu na chanzo cha nguvu inaweza kuwa kwenye mmea wa kuzalisha, wakati mwingine ni mahali pa mtumiaji. Dunia ya tatu/ardhi ni kwa kesi ya vifaa, kwa njia ya waya ya kijani duni/ardhi, kulazimisha kesi, pia, kuwa katika volts sifuri. Waya hai au moto (hapa inajulikana kama “live/moto”) hutoa voltage na sasa kuendesha appliance. Kielelezo 3 kinaonyesha toleo la picha zaidi la jinsi mfumo wa waya wa tatu unavyounganishwa kupitia kuziba tatu kwa vifaa.
Maelezo juu ya insulation rangi-coding: Kuhami plastiki ni rangi-coded kutambua kuishi/moto, neutral na waya chini lakini kanuni hizi hutofautiana duniani kote. Live/moto waya inaweza kuwa kahawia, nyekundu, nyeusi, bluu au kijivu. Waya wa neutral inaweza kuwa bluu, nyeusi au nyeupe. Kwa kuwa rangi sawa inaweza kutumika kwa ajili ya kuishi/moto au neutral katika sehemu mbalimbali za dunia, ni muhimu kuamua kanuni ya rangi katika eneo lako. Mbali pekee ni waya wa ardhi/ardhi ambayo mara nyingi ni ya kijani lakini inaweza kuwa ya njano au waya tu wazi. Wakati mwingine mipako iliyopigwa hutumiwa kwa manufaa ya wale ambao ni rangi ya rangi.
Mfumo wa waya wa tatu ulibadilisha mfumo wa zamani wa waya mbili, ambao hauna waya wa duni/ardhi. Katika hali ya kawaida, insulation juu ya waya za kuishi/moto na zisizo na upande huzuia kesi kuwa moja kwa moja katika mzunguko, ili waya ardhi/ardhi inaweza kuonekana kama ulinzi mara mbili. Kutetea kesi hutatua tatizo zaidi ya moja, hata hivyo. Tatizo rahisi ni huvaliwa insulation kwenye waya wa kuishi/moto ambayo inaruhusu kuwasiliana na kesi hiyo, kama inavyoonekana kwenye Mchoro 4 Ukosefu wa uhusiano wa duni/ardhi (baadhi ya watu hukata pembe ya tatu mbali kuziba kwa sababu tu wamekuwa na vipeperushi viwili vya shimo), mshtuko mkubwa unawezekana. Hii ni hatari sana jikoni, ambapo uhusiano mzuri na duniani/ardhi inapatikana kupitia maji kwenye sakafu au bomba la maji. Pamoja na uhusiano wa duni/ardhi usiofaa, mzunguko wa mzunguko atasafiri, na kulazimisha ukarabati wa vifaa. Kwa nini baadhi ya vifaa bado kuuzwa na plugs mbili prong? Hizi zina kesi zisizo na uendeshaji, kama vile zana za nguvu na kesi za plastiki zinazopinga athari, na huitwa maboksi mara mbili. Vipande vya kisasa viwili vya kisasa vinaweza kuingizwa kwenye bandari ya kawaida isiyo ya kawaida kwa njia moja tu, ili kuhakikisha uhusiano sahihi wa waya za kuishi/moto na zisizo na upande.
Uingizaji wa umeme husababisha tatizo la hila zaidi ambalo linatatuliwa kwa kutuliza kesi hiyo. AC sasa katika vifaa inaweza kushawishi emf juu ya kesi hiyo. Kama msingi, kesi voltage ni kuwekwa karibu sifuri, lakini kama kesi si msingi, mshtuko unaweza kutokea kama picha katika Kielelezo 5 Sasa inaendeshwa na kesi ikiwa emf inaitwa kuvuja sasa, ingawa sasa haina lazima kupita kutoka resistor kwa kesi.
Msumbufu wa kosa la ardhi (GFI) ni kifaa cha usalama kinachopatikana katika wiring iliyosasishwa ya jikoni na bafuni ambayo inafanya kazi kulingana na induction ya umeme. GFIs kulinganisha mikondo katika waya kuishi/moto na neutral. Wakati mikondo ya kuishi/ya moto na ya neutral si sawa, ni karibu kila mara kwa sababu sasa katika neutral ni chini ya waya hai/moto. Kisha baadhi ya sasa, tena inayoitwa sasa ya kuvuja, inarudi kwenye chanzo cha voltage kwa njia nyingine isipokuwa kupitia waya wa neutral. Ni kudhani kuwa njia hii inatoa hatari, kama inavyoonekana katika Kielelezo 6. GFIs kawaida huwekwa ili kuzuia mzunguko ikiwa sasa ya kuvuja ni kubwa kuliko 5 mA, mshtuko uliokubaliwa usio na hatia. Hata kama sasa kuvuja huenda salama duniani/ardhi kwa njia ya waya ya dunia/ardhi, GFI itasafiri, na kulazimisha ukarabati wa kuvuja.
Kielelezo 7 kinaonyesha jinsi GFI inavyofanya kazi. Ikiwa mikondo katika waya za kuishi/moto na zisizo na neutral ni sawa, basi husababisha emfs sawa na kinyume katika coil. Ikiwa sio, basi mzunguko wa mzunguko atasafiri.
Kifaa kingine cha usalama cha induction ni transformer ya kutengwa, iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 8. Wengi wa transfoma wa kutengwa wana pembejeo sawa na voltages za Kazi yao ni kuweka upinzani mkubwa kati ya chanzo cha awali cha voltage na kifaa kinachoendeshwa. Hii inazuia mzunguko kamili kati yao, hata katika hali iliyoonyeshwa. Kuna mzunguko kamili kupitia vifaa. Lakini hakuna mzunguko kamili wa sasa unapita kati ya mtu katika takwimu, ambaye anagusa moja tu ya waya za pato la transformer, na wala waya wa pato haujawekwa. Appliance ni pekee kutoka chanzo awali voltage na upinzani juu ya vifaa kati ya coils transformer, hivyo jina kutengwa transformer. Kwa sasa inapita kati ya mtu, inapaswa kupitisha nyenzo za juu za upinzani kati ya coils, kupitia waya, mtu, na nyuma kupitia dunia-njia yenye upinzani mkubwa sana kwamba sasa ni duni.
Misingi ya usalama wa umeme iliyotolewa hapa husaidia kuzuia hatari nyingi za umeme. Usalama wa umeme unaweza kufuatiwa kwa kina kirefu. Kuna, kwa mfano, matatizo yanayohusiana na uhusiano tofauti wa duni/ardhi kwa vifaa vya karibu. Mifano mingine mingi hupatikana katika hospitali. Wagonjwa wa microshock-sensitive, kwa mfano, wanahitaji ulinzi maalum. Kwa watu hawa, mikondo ya chini kama 0.1 mA inaweza kusababisha fibrillation ya ventricular. Msomaji anayevutiwa anaweza kutumia nyenzo zilizowasilishwa hapa kama msingi wa kujifunza zaidi.
Muhtasari
- Mifumo ya usalama wa umeme na vifaa vinaajiriwa ili kuzuia hatari za joto na za mshtuko.
- Wafanyabiashara wa mzunguko na fuses husababisha mikondo mingi ili kuzuia hatari za joto.
- Mfumo wa waya tatu hulinda dhidi ya hatari za joto na mshtuko, kwa kutumia kuishi/moto, neutral, na waya za ardhi/ardhi, na kutuliza waya wa neutral na kesi ya vifaa.
- Msumbufu wa kosa la ardhi (GFI) huzuia mshtuko kwa kuchunguza kupoteza kwa njia za sasa kwa njia zisizo na makusudi.
- Transformer ya kutengwa hupunguza kifaa kinachotumiwa kutoka chanzo cha awali, pia kuzuia mshtuko.
- Wengi wa vifaa hivi hutumia induction kufanya kazi yao ya msingi.
faharasa
- hatari ya joto
- muda kwa ajili ya hatari za umeme kutokana na overheating
- hatari ya mshtuko
- mrefu kwa ajili ya hatari ya umeme kutokana na sasa kupita kwa njia ya binadamu
- mfumo wa waya tatu
- mfumo wa wiring kutumika kwa sasa kwa sababu za usalama, na waya hai, neutral, na ardhi


