لماذا لا محايد حافلة بار صدمة لك ؟ (عند الاطلاق)

كنت واقفا في الطابق السفلي الخاص بك ومشاهدة الخاص بك كهربائي العمل. الفريق الرئيسي مفتوح—مباشر, تنشيط, 200 أمبير من الموت المحتمل بوصة فقط بعيدا. وقال انه يصل في يده عارية والاستيلاء محايدة حافلة بار. يتوقف قلبك. لكنه لا يتوانى. عشر ثوان في وقت لاحق انه اللي أسفل محطة الخناق على نفس شريط ، ملامسة الجلد طوال الوقت, طنين على طول كأنه تغيير المصباح الكهربائي.

إذا ما الذي يحدث هنا ؟ إذا كان موصل محايد يحمل الحالي مرة أخرى من الأضواء والأجهزة المنزلية موتورز لاستكمال الدائرة, لماذا لم حافلة بار كهربة أي شخص يلمس ذلك ؟ والأهم من ذلك—عندما يصبح القاتل ؟

الجواب ينطوي على بعض متوقع الفيزياء أسطورة الخطرة التي تتكرر في كثير من الأحيان أصبح "المعرفة المشتركة" حاسما الترابط شرط أن تقف بين الصيانة الروتينية و يسبب صدمة. دعونا نبدأ مع السبب لمس يعيش محايدة شريط عادة لن أقتلك.

صفر فولت المنطقة: لماذا يمكنك لمس يعيش محايدة بار

هنا هو الشيء الذي يجعل الفريق محايدة شريط آمنة للمس: انها مرتبطة كهربائيا إلى نفس الأرض كنت واقفا على. حرفيا. في مدخل الخدمة—حيث يدخل منزلك—موصل محايد المستعبدين (متصل) إلى التأريض الكهربائي النظام. الذي أسس نظام يربط إلى الأرض من خلال الأرض قضبان معدنية وأنابيب المياه ، أو ملموسة المغطى القطب. أنت تقف على نفس الأرض.

وهذا يخلق ما سنقوم استدعاء "صفر فولت المنطقة"—وهو متساوي الجهد الطائرة حيث محايدة شريط, شريط الأرض (والتي هي مرتبطة ذلك) ، لوحة معدنية العلبة و الأرض من تحت قدميك كلها في نفس القدرة الكهربائية. لا فرق الجهد يعني عدم تدفق التيار.

أعتقد الكهربائية المحتملة مثل الارتفاع. إذا كنت واقفا على سطح مستو تماما مستوى الكلمة—لا يوجد "انحدار" لك إلى سقوط نحو. المياه لا تتدفق, كائنات لا لف و لا تعثر أكثر. الجهد يعمل بنفس الطريقة: الحالية فقط تدفقات عندما يكون هناك فرق في الجهد الكهربائي بين نقطتين فقط مثل تدفق المياه فقط عندما يكون هناك فرق في الارتفاع.

عندما كنت على اتصال محايدة شريط بيد واحدة بينما كان واقفا على أرضية خرسانية ، سواء نقاط الاتصال (يديك و قدميك) في نفس المحتملة—صفر فولت بالنسبة إلى الأرض. أي انحدار المنحدر ، أي تدفق التيار ، أي صدمة. كهربائي عارضة الثقة ليس تبجح إنه الفيزياء.

برو-نصيحة #1: محايد حافلة بار آمنة للمس لأنه المستعبدين إلى الأرض في مدخل الخدمة—خلق صفر فرق الجهد بين الحانة و الأرض من تحت قدميك. هذا يحدث الترابط في نقطة واحدة فقط (خدمة قطع الاتصال) ، أبدا في subpanels حسب NEC المادة 250.24(أ)(5) IEC 60364-5-54.

ولكن هنا هو المكان الذي تحصل عليه للاهتمام: هناك الحالية التي تتدفق من خلال هذا محايدة بار. كبير في بعض الأحيان الحالي—15 امبير و 30 امبير حتى 50+ الامبير على اللوحة الرئيسية محايد الحافلة. فلماذا لا حتى جزء صغير منه الذهاب من خلال جسمك ؟ هذا يقودنا إلى أخطر أسطورة في الأعمال الكهربائية.

لماذا "الطريق الأقل مقاومة" يحصل كهربائي قتل

كنت قد سمعت ذلك ألف مرة: "الكهرباء يأخذ الطريق الأقل مقاومة." تتكرر في المنتديات, يوتيوب فيديو, و للأسف, من قبل الكهربائيين الذين ينبغي أن تعرف بشكل أفضل. هذا هو ما يحصل تدرس في كل مدرسة التجارة و تذكرت قبل لا أحد تقريبا من الخريجين. هنا المشكلة: انها خاطئة تماما.

حسنا ليس تماما. صحيح نظريا بمعنى أن نهر "يأخذ الطريق الأقل مقاومة" انحدار—ولكن فقط مثل النهر ، الكهرباء لا يقتصر على مسار واحد فقط. الكهرباء يأخذ جميع المسارات المتاحة العودة إلى مصدرها ، وتقسيم الحالي عبر كل مسار في نسبة هذا الطريق هو تصرف (معكوس من المقاومة). هذا هو كيرشوف القانون الحالي ، و قد تم التحقق من صحة الفيزياء منذ عام 1845.

دعونا نضع الأرقام إلى هذا لأن هذا هو حيث "الطريق الأقل مقاومة" أسطورة ينهار. تخيل أنك لمس محايد حافلة بار أن تحمل 20 أمبير مرة أخرى إلى مدخل الخدمة خلال 10 AWG النحاس الأسلاك. المقاومة من 10 AWG موصل محايد أكثر من 50 قدما نحو 0.05 أوم. مقاومة الجسم الخاص بك, يد-قدم من خلال الجلد الجاف ؟ ما بين 1 ، 000 و 100 ، 000 أوم, اعتمادا على كيفية عرق يديك و كيف جيدة الأحذية الخاصة بك. دعونا نكون من المحافظين يقولون من 10 ، 000 أوم.

الآن هنا هو البصيرة الحاسمة: الحالي يقسم عكسيا مع المقاومة. أن 10 AWG وقد سلك 1/200,000 جزء من مقاومة الجسم (0.05 Ω مقابل 10,000 Ω) ، وبالتالي فإن سلك يحمل 200 ، 000 مرات أكثر من جسمك لا. إذا 20 أمبير تتدفق من خلال محايدة جسمك يحصل على حوالي 0.0001 الامبير—أو 0.1 مل أمبير. هذا هو واحد من عشرة آلاف من الحالي. لن تشعر بها. السلك يحصل 19.9999 أمبير ، يمكنك الحصول على 0.0001 أمبير. كل مسارات حمل الحالي ، ولكن الفرق هو من الشدة بحيث أن تتصور المسار الخاص بك كما تحمل "لا شيء."

برو-نصيحة رقم 2: الكهرباء لا "اختيار" السلك أكثر من أنت—يستغرق جميع مسارات نسبيا. كنت لا تحصل صدمت لأن الجسم مقاومة عالية جدا لدرجة أن حصة الخاص بك الحالي هو قياس في microamps ليس خطير مل أمبير التي تسبب الرجفان البطيني (30-50mA من خلال الصدر).

هذا هو السبب في أن "الطريق الأقل مقاومة" أسطورة خطير جدا: هذا ما يجعل الناس يعتقدون أنه إذا كان هناك انخفاض مقاومة المسار المتاحة, أنهم آمنة تماما. إنهم لا آمن—أنهم أكثر أمانا ، التي هي مختلفة جدا. إذا كنت إكمال الدائرة عبر الصدر الخاص بك بأيد مبتلة على خلل في قطعة من المعدات ، حتى مع وجود "أفضل" مسار المتاحة من خلال أرض الواقع ، يكفي الحالية يمكن أن تتدفق من خلال قلبك لوقف ذلك. أسطورة يقتل لأنه يجعل الناس عارضة.

انخفاض الجهد شبح: لماذا هناك من الجهد (ولكن أنت لا تشعر به)

الآن دعونا معالجة شيئا التقنية كشفت مناقشات: هناك في الواقع هو صغير فرق الجهد على طول محايد حافلة بار عند التيار يتدفق. ندعو هذا "انخفاض الجهد شبح"—إنه هناك ، قابلة للقياس مع المتعدد, ولكن لا يمكن أن يضر بك في ظل ظروف طبيعية.

هنا هو السبب في أنه موجود: جميع الموصلات لها المقاومة ، حتى النحاس قضبان ثقيلة-مقياس الأسلاك. عندما تدفق التيار خلال المقاومة قطرات الجهد. دعونا حساب ذلك السيناريو الحقيقي.

تخيل 100 قدم تشغيل 12 AWG النحاس سلك المحايد تحمل 15 أمبير العودة إلى الفريق من تحميل الدائرة (عشرة 100 واط المصابيح المتوهجة ، على سبيل المثال). المقاومة من 12 AWG النحاس في 75 درجة مئوية حوالي 2.01 أوم لكل 1000 قدم أو 0.201 أوم لكل 100 قدم. باستخدام قانون أوم (V = I × R): V = 15A × 0.201 Ω = 3.02 فولت. أن إجمالي انخفاض الجهد على كامل 100 قدم محايدة تشغيل.

الآن التركيز فقط على 3 أقدام من سلك المحايد داخل الفريق ، من حيث يدخل إلى حيث ينهي على حافلة بار. انخفاض الجهد عبر تلك 3 القدمين ؟ 3 أقدام / 100 قدم × 3.02 V = 0.09 فولت. إذا كنت لمست سلك المحايد حيث يدخل الفريق مع جهة محايدة حافلة بار مع يدك الأخرى هناك 0.09 فولت الفرق بين يديك. أن 90 بالميليفولت.

لوضع هذا في المنظور: بطارية AA 1.5 فولت—حوالي 17 مرة المزيد من الجهد من هذا. يمكنك أن تشعر بطارية AA على البشرة الجافة ؟ لا. لا يمكن أن تشعر 0.09 فولت. الجلد الخاص بك يعمل بمثابة عازل مع الإحساس عتبة حوالي 30-50 فولت للبشرة الجافة (أقل بكثير إذا الرطب إلى أسفل إلى 10-20 فولت مع عرق اليدين). تحت هذه العتبة ، أي ما يقرب الحالي تخترق الجلد الخارجي طبقة.

إذا كان لديك حساسية كافية الفولتميتر ثابتة بما فيه الكفاية اليدين, هل يمكن تعيين الجهد التدرج عبر الحافلة شريط مثل خريطة طبوغرافية. ولكن حتى أعلى "الذروة" لن يكون كافيا أن يشعر. هذا هو السبب انخفاض الجهد شبح يطارد محايدة شريط ولكن لا يضر بك.

برو-نصيحة رقم 3: هناك الجهد على أن محايدة بار—عادة 0.02-0.10 الخامس في القدم من الأسلاك تحت الحمل—لكنه أقل بكثير من 30-50V اللازمة للتغلب على جفاف الجلد الخاص بك هو المقاومة. وهذا هو أيضا السبب في الدائرة المقاطعون خطأ الأرض (GFCIs) لا رحلة من الطبيعي محايدة انخفاض الجهد ؛ أنهم رصد الخلل الحالي (أكبر من 5mA) ، وليس الجهد.

حتى الآن كل شيء يبدو آمنة جدا ، أليس كذلك ؟ محايد شريط يتم تثبيتها على الأرض ، وخلق صفر فولت المنطقة. الجسم مقاومة عالية يعني تقريبا لا يمر عليك. صغيرة انخفاض الجهد موجود غير مؤذية. ولكن الآن حان الوقت لمواجهة السيناريوهات التي تقتل الناس.

فتح محايدة القاتل: عندما "آمنة" سلك يصبح القاتل

هنا هو ما يفصل روتين الأعمال الكهربائية من الحوادث المميتة: السياق. لمسة محايدة شريط في صحيح المستعبدين الفريق بينما كان واقفا على أرضية خرسانية? آمنة. لمس سلك المحايد الذي فتح المنبع تحت الحمل ؟ أنت ميت. اسمحوا لي أن تظهر لك عندما فتح محايدة القاتل الضربات.

السيناريو 1: اتصال فضفاض تحت الحمل

الخاص بك غسالة, مجفف, و سخانات المياه الكهربائية كلها تعمل—سحب, دعنا نقول, 35 أمبير جنبا إلى جنب من خلال المشتركة محايدة طريق العودة. في مكان ما المنبع—ربما في مربع تقاطع ، ربما في محطة الكسارة, ربما في الفريق محايدة شريط نفسها—اتصال فضفاض. كانت فضفاضة أشهر ببطء تسخين ، المؤكسدة ، وزيادة مقاومته. يوم واحد, هذا الصدد يفتح تحت الحمل. الدائرة مكسورة.

ولكن هنا هو الجزء الحاسم: موصل محايد على تحميل الجانب من كسر في خط كامل من الجهد. لماذا ؟ لأن الحالية تحاول تدفق من الجانب الساخن من الأجهزة الخاصة بك من خلال الأحمال أسفل إلى حيث محايد يجب الاتصال—ولكن لا يمكن أن نصل إلى هناك. الأجهزة تصبح الجهد فواصل و سلك المحايد يطفو إلى ما يقرب من 120 فولت (في 120V الدائرة) أو 230V (في أوروبا 230V الدائرة) نسبة إلى أرض الواقع.

تلمس هذا "محايد" من سلك الآن ؟ أصبحت الطريق إلى الأرض. كامل التدفقات الحالية من خلال جسمك. هكذا شهدت كهربائي يقتل به "روتينية" في العمل. أنها قطع محايد سلك توجيه ذلك ، لم يدركوا أن هناك الحمل على الدائرة ، اللحظة التي لمس الأسلاك العارية, 120V محركات التيار خلال الجسم إلى الأرض.

برو-نصيحة رقم 4: لا قطع موصل محايد بينما الدوائر تنشيط ، حتى إذا قمت بإيقاف تشغيل الكسارة. متعدد الأسلاك فرع الدوائر (MWBC) يمكن أن backfeed الجهد خلال محايدة إذا كان واحد فقط الكسارة هو خارج ، وخلق القاتلة سيناريو "ميتة" محايد سلك هو في الواقع في 120V بالنسبة إلى الأرض.

السيناريو 2: متعدد الأسلاك فرع الدائرة فخ

بالحديث عن MWBCs هنا محدد وضع الفشل الذي يقتل كل DIYers والمهنيين. متعدد الأسلاك فرع الدائرة يستخدم واحد مشترك محايدة تخدم اثنين 120V الساخنة الموصلات على عكس مراحل. في إطار متوازن الحمل ، محايد يحمل فقط الفرق بين اثنين الساخنة الأحمال. ولكن هنا هو ما يحدث عند فتح مشتركة محايدة في الفريق:

الدائرة 1 هو تغذية غرفة المعيشة الخاصة بك أضواء (200W حوالي 1.7 A). الدائرة 2 التغذية الخاص بك نافذة وحدة التيار المتردد (1,500 W, نحو 12.5 ألف). كنت الوجه كل الخارجين قبالة. الدوائر "ميتة" ؟ من الخطأ. قمت بفصل سلك المحايد من شريط حافلة لنقل ذلك. اللحظة التي محايدة فتح اثنين من الدوائر تصبح سلسلة متصلة عبر 240V (في أمريكا الشمالية تقسيم المرحلة systems).

الخاص بك 200W من الأضواء الآن في سلسلة مع 1500 W AC تحميل عبر 240V. الجهد يقسم بما يتناسب مع الأحمال' ممانعات. أضواء انظر عن 28V. محايد سلك واحد كنت القابضة—هو الآن في 212V بالنسبة إلى الأرض. الجهد اختبار يقرأ الصفر على حد سواء الساخنة الأسلاك. كنت واثقا. كنت على خطأ. لمسها ؟ أكثر من لعبة.

هذا السيناريو قد قتل متعددة الكهربائيين الذين يعتقد أنهم يعملون على "الميت" أسلاك لأنهم إيقاف كسارات.

السيناريو 3: فقدت محايدة في مدخل الخدمة

كابوس السيناريو: فائدة اتصال محايدة في خدمتكم مدخل فشل. وهذا يمكن أن يحدث من التآكل الأضرار المادية أو سيئة جعلت اتصال في الطقس الرأس. عندما الرئيسية محايدة يفتح في حين الأحمال التشغيل ، كل 120V الدوائر تصبح سلسلة متصلة عبر 240V. أضواء على مرحلة واحدة ترى الزائد و تنفجر. الالكترونيات في مرحلة أخرى نرى إنخفاض ويموت. و كل موصل محايد في منزلك يقفز إلى بعض جزء من 240V ، اعتمادا على توازن الحمل و مرحلة التكوين.

لمس أي سلك المحايد—أي "الأرض" الأسلاك المعدنية الأجهزة الإطار وكنت الانتهاء من 240V الدائرة على الأرض من خلال جسمك. أن اتصال واحد في مدخل الخدمات ؟ انها مطلقة غير قابلة للتداول.

لماذا محايدة الأرض الترابط غير قابل للتفاوض

كل ما ناقشناه—صفر فولت المنطقةفإن متساوي الجهد الطائرة ، والسبب كنت لا تحصل على صدمة مؤثر بشكل صحيح المستعبدين محايدة شريط يتوقف على أحد الحرجة الصدد: محايد الأرض السندات في مدخل الخدمة. هذا ليس اقتراح. إنه ليس "أفضل الممارسات". إنه رمز شرط قوة القانون من وراء ذلك.

NEC المادة 250.24(أ)(5) (2023 edition) يتطلب أن "موصل محايد يجب أن ترتكز" في خدمة قطع الاتصال ، فقط في خدمة قطع الاتصال. دوليا ، IEC 60364-5-54 على نفس المبدأ: أحد أهم نقطة التأريض, عادة في أصل التركيب.

هنا لماذا هذا نقطة واحدة الترابط المسائل: (1) ينص الإشارة محتمل لكامل النظام الكهربائي. دون ذلك "محايدة" و "الأرض" تعويم النسبية إلى بعضها البعض ، فرق الجهد يمكن أن تصبح قاتلة. (2) فإنه يضمن خطأ الحالية لديها منخفضة مقاومة طريق العودة إلى المصدر. عندما السلك الساخن الاتصالات الارض العلبة المعدنية الناتجة عن خطأ الحالية يجب أن تكون عالية بما فيه الكفاية رحلة الكسارة بسرعة—من الناحية المثالية في 0.1 ثانية. الذي يتطلب أرضية صلبة الصدد. (3) يمنع الزائد الظروف خلال محايدة الخسارة. إذا كانت الأداة محايدة يفتح الميدان الخاص بك نظام ليس المستعبدين, منزلك بأكمله يمكن أن تطفو إلى خطورة الفولتية. (4) فإنه يوفر آمنة صفر-مرجع الاتصال البشري. محايد شريط, شريط الأرض ، الفريق العلبة و الأرض جميعا تصبح متساوي الجهد إنشاء صفر فولت منطقة ناقشنا في وقت سابق.

ماذا يحدث إذا السندات محايدة الأرض في subpanel ، منتهكة "أحد السندات فقط" القاعدة ؟ يمكنك إنشاء موازية الأرض مسارات ، مما يعني محايد يبدأ التيار المتدفق خلال أسس الموصلات المعدنية المجاري المائية. تلك المسارات لم تكن مصممة لحمل التيار المستمر. تصل الحرارة. اتصالات تصدأ. و فجأة, "الأرض" الأسلاك التي من المفترض أن تحمي كنت تحمل ما يكفي الحالي إلى صدمة عندما كنت على اتصال المعادن الأجهزة الإطار. واحدة السندات هو مخطط الدائرة. اثنين من السندات دعوى قضائية في انتظار ان يحدث.

هذا هو السبب NEC 250.142(ب) يحظر صراحة أسس محايدة في أي نقطة المصب من خدمة قطع الاتصال. واحدة السندات. في مدخل الخدمة. في أي مكان آخر.

برو-نصيحة #5 (السلامة الحيوية): محايد الأرض السندات يجب أن تكون موجودة بالضبط في نقطة واحدة: خدمة قطع الاتصال أو اللوحة الرئيسية. لم السندات محايدة إلى الأرض في subpanels (250.32 استثناء) ، أبدا في الأجهزة أبدا في مربعات تقاطع. هذه نقطة واحدة الترابط يضمن خطأ التدفقات الحالية بشكل صحيح ويمنع محايدة الحالي من السفر خلال الأرض مسارات.

فيوكس كان سعره باهظا للغاية محايدة محطة كتلة

الخلاصة: عند "آمنة" يصبح "القاتلة"

حتى هنا هو ما تعلمناه عن عندما محايدة قضبان آمنة مقابل القاتلة:

محايد حافلة بار لن يقتلك عندما: هو صحيح المستعبدين إلى الأرض في مدخل الخدمة ؛ كنت واقفا على سطح الارض (الخرسانة, الأرض, لا المطاط حصيرة) ؛ الدائرة تحت التشغيل العادي (لا يفتح, لا اخطاء لا MWBCs مع ساق واحدة قبالة) ؛ بشرتك جافة و سليمة (أكثر من 1000 أوم المقاومة).

محايد حافلة بار سوف أقتلك عندما: محايد اتصال يفتح المنبع تحت الحمل (كامل خط الجهد على "محايدة"); كنت تعمل على كمبيوتر متعدد الأسلاك فرع الدائرة مع الخارجين لكن محايدة قطع ؛ الخدمة مدخل محايدة فشلت (الزائد عبر النظام بأكمله) أو أنت الرطب ، تفوح منه رائحة العرق ، أو تخفيضات على يديك (مقاومة الجلد قطرات 100-500Ω).

الفرق بين هذه السيناريوهات هو السياق والسياق هو غير مرئي. لا يمكنك أن تنظر في سلك المحايد و معرفة إذا كانت آمنة. لا يمكنك أن تشعر الجهد حتى انها بالفعل من خلال التعقيب لك. لا يمكنك سماع همهمة مفتوحة محايدة في انتظار المنبع. الشيء الوحيد بينك و بين 120V خلال صدرك هو السياق—سياق التغييرات في ميلي ثانية.

هذا هو السبب في كل الكود الكهربائي ، كل معايير السلامة في كل برنامج التدريب يؤكد على المبدأ نفسه: علاج كل موصل وتنشيط حتى يثبت خلاف ذلك. استخدام الاتصال غير الجهد تستر. الاستخدام المتعدد. اختبار هوت إلى الأرض الساخنة إلى محايد محايد إلى الأرض. وإذا كنت لا كهربائي مؤهل مألوفة مع اللجنة الوطنية للانتخابات المادة 250, NFPA 70E قوس فلاش متطلبات السليم الغلق/التأمين الإجراءات ؟ لا تفتح هذا الفريق.

محايد شريط لن يقتلك حتى يفعل. و عندما يحدث ذلك لا يعطي تحذيرات.

بحاجة للمساعدة في تحديد التوزيع الكهربائية والمعدات المناسبة التأريض و الترابط ؟ فيوكس كان سعره باهظا للغاية الكهربائية بتصنيع المكونات الكهربائية ذات الجهد المنخفض بما في ذلك لوحات التوزيع, قضبان, قواطع الدوائر الكهربائية ، وأسس الملحقات التي تلبي كل NEC لمعايير اللجنة الانتخابية المستقلة. الاتصال التطبيق لدينا مهندسين الدعم الفني على المشروع الخاص بك المقبل.