Uziemienie jest zasadą elektryczności, która czasami zastanawia właścicieli domów. Aby zrozumieć jego znaczenie w domowym systemie okablowania, ważne jest, aby wiedzieć coś o naturze przepływu energii elektrycznej.
Co to jest uziemienie elektryczne?
Uziemienie oferuje nadmiarowi energii elektrycznej najbardziej efektywną i bezpieczną drogę od urządzenia z powrotem do ziemi za pośrednictwem panelu elektrycznego. Uziemienie elektryczne to zapasowa droga, która jest zazwyczaj używana tylko wtedy, gdy w systemie okablowania występuje usterka.
Podstawy elektryczności
Prąd elektryczny w systemie okablowania Twojego domu składa się z przepływu elektronów w metalowych przewodach obwodu. Prąd występuje w dwóch formach, ładunku ujemnego i dodatniego, a to naładowane pole elektryczne jest tworzone przez ogromne generatory obsługiwane przez firmę energetyczną, czasami wiele setek mil stąd. To właśnie ten spolaryzowany ładunek skutecznie tworzy przepływ prądu elektrycznego i dociera do Twojego domu poprzez rozległą sieć przewodów wysokiego napięcia, podstacji i transformatorów, które pokrywają cały krajobraz.
Ujemna połowa ładunku to prąd „gorący”. W domowym systemie okablowania, gorący prąd jest zwykle przenoszony przez czarne przewody, podczas gdy przewody neutralne, które są białe, przenoszą ładunek dodatni. Oba zestawy przewodów wchodzą do domu przez główne przewody zasilające, przechodzą przez panel serwisowy i biegną obok siebie przez każdy obwód w domu.
Fizyka przepływu prądu elektrycznego jest bardziej skomplikowana niż większość prostych wyjaśnień może przekazać, ale zasadniczo prąd elektryczny dąży do powrotu swoich elektronów do „ziemi” – to znaczy do rozładowania swojej ujemnej energii i powrotu do równowagi. W normalnych warunkach prąd powraca do ziemi przez przewody neutralne w instalacji elektrycznej. Jeśli jednak dojdzie do awarii tej ścieżki, gorący prąd może przepłynąć przez inne materiały, takie jak drewniane konstrukcje, metalowe rury lub materiały łatwopalne w Twoim domu. To właśnie może się zdarzyć w sytuacji zwarcia, skąd pochodzi większość pożarów i porażeń prądem elektrycznym. Zwarcie jest wtedy, gdy prąd błądzi poza przewodami, przez które powinien przepływać – innymi słowy, gdy wybiera krótszą drogę do uziemienia.
Domowy system uziemienia
Aby zapobiec temu niebezpieczeństwu, domowy system elektryczny zawiera plan awaryjny – system przewodów uziemiających, które biegną równolegle do przewodów gorących i neutralnych. Zapewnia on alternatywną ścieżkę dla prądu elektrycznego w przypadku awarii systemu gorących i neutralnych przewodów, które normalnie przewodzą prąd. Jeśli na przykład połączenie przewodowe zostanie poluzowane lub gryzoń przegryzie przewód, system uziemienia kieruje prąd błądzący z powrotem do ziemi tą alternatywną drogą, zanim będzie on mógł spowodować pożar lub porażenie prądem.
Ścieżka uziemienia jest zazwyczaj tworzona przez system gołych przewodów miedzianych, które łączą się z każdym urządzeniem i każdą metalową skrzynką elektryczną w domu. W standardowym kablu NM w płaszczu ten goły drut miedziany jest dołączony do izolowanych przewodów przewodzących wewnątrz kabla. Przewody uziemiające z gołej miedzi są zakończone prętem uziemiającym w głównej tablicy rozdzielczej, a ten z kolei jest połączony z prętem uziemiającym wbitym głęboko w ziemię na zewnątrz domu. Ten system uziemienia zapewnia ścieżkę najmniejszego oporu dla elektryczności, która powraca do uziemienia w przypadku, gdy przerwa w systemie okablowania pozwala na „wyciek” elektryczności z preferowanego systemu czarnych i białych przewodów.
W większości domowych systemów okablowania, dowody systemu uziemienia można zobaczyć w każdym gniazdku, gdzie trzecia okrągła szczelina na powierzchni gniazdka reprezentuje połączenie z uziemieniem. Gdy urządzenie z uziemieniem podłącza się do takiego gniazdka, jego okrągły styk uziemiający jest teraz bezpośrednio połączony z systemem miedzianych przewodów uziemiających w obwodach domu.
Nie wszystkie domy mają ten rozbudowany i kompletny system uziemienia utworzony przez sieć miedzianych przewodów. Podczas gdy taki system uziemienia jest standardem w domach z wyłącznikami, które są okablowane za pomocą kabla NM w osłonie, starsze systemy okablowania zainstalowane przed 1965 rokiem mogą być uziemione za pomocą metalowego kanału lub metalowego kabla, a nie miedzianych przewodów uziemiających. A nawet starsze systemy zainstalowane przed 1940 rokiem mogą nie posiadać żadnej formy uziemienia. Tak jest w przypadku okablowania typu gałka i rurka, gdzie nie ma żadnej ścieżki uziemienia. Wiele starszych systemów zostało już zmodernizowanych i warto to zrobić, jeśli Twoja instalacja elektryczna jest starszej generacji. Jedną z wskazówek, że okablowanie jest stare jest to, że gniazda mają dwie szczeliny zamiast trzech. To wskazuje, że gniazda mogą nie być uziemione.
Wbudowana ochrona
Twój domowy system okablowania zawiera również inne urządzenia zabezpieczające, które pomagają zapobiec katastrofie. Wyłączniki lub bezpieczniki chronią i kontrolują każdy indywidualny obwód. Wyłączniki lub bezpieczniki pełnią dwie funkcje: Chronią przewody przed przegrzaniem w przypadku, gdy są przeciążone przez zbyt duży prąd elektryczny pobierany przez nie; wyczuwają również zwarcia i wyzwalają lub „dmuchają”, aby natychmiast zatrzymać przepływ prądu w przypadku wystąpienia problemów. W sytuacji zwarcia lub zwarcia doziemnego, nagłe zmniejszenie oporu powoduje przepływ niekontrolowanej ilości prądu, a wyłącznik automatyczny reaguje na to zadziałaniem.
Wreszcie, dość powszechną praktyką jest to, że metalowe rury hydrauliczne w domu są również podłączone do ścieżki uziemienia. Zapewnia to dodatkową ochronę w przypadku kontaktu elektryczności z tymi metalowymi rurami. Często, to uziemienie jest ustanowione przez drut uziemiający zaciskany do metalowej rury wodnej w pobliżu podgrzewacza wody.
Uziemienie urządzeń
Nie tylko twój domowy system okablowania ma system uziemienia dla bezpieczeństwa, ale wiele podłączonych urządzeń i urządzeń również. Elektronarzędzia, odkurzacze i wiele innych urządzeń są znacznie bezpieczniejsze, gdy mają trzeci wtyk na wtyczce przewodu, który jest tak ukształtowany, aby pasował do okrągłego gniazda uziemiającego w gniazdku. Obecność trzeciego bolca oznacza, że urządzenie posiada system uziemienia i konieczne jest podłączenie go do gniazda z uziemieniem. Niektórzy ludzie są znani z odcinania bolca uziemiającego na wtyczce urządzenia, aby dopasować ją do gniazdka lub przedłużacza, który nie ma gniazda uziemiającego. Jest to bardzo niebezpieczna praktyka, która może doprowadzić do porażenia prądem, jeżeli wewnętrzne okablowanie urządzenia ulegnie zwarciu.
Adaptery wtyczek
Większość ludzi zna adaptery wtyczek, które pozwalają na włożenie wtyczek z trzema bolcami do gniazdek z dwoma bolcami. Ważne jest, aby zauważyć, że te oferują ochronę uziemienia TYLKO wtedy, gdy przewód pigtail lub metalowa pętla na adapterze jest prawidłowo przymocowana do śruby montażowej na płycie pokrywy gniazda, ORAZ jeśli ta śruba płyty pokrywy jest podłączona do metalowej skrzynki, ORAZ jeśli ta metalowa skrzynka jest prawidłowo uziemiona. Nie jest to pewna rzecz, w żaden sposób, więc trójbiegunowe adaptery do dwóch gniazd powinny być używane z wielką ostrożnością, jeśli w ogóle. Lepszym rozwiązaniem jest podłączanie wtyczek z trzema bolcami tylko do gniazdek z trzema bolcami, które są uziemione.
Gdy uziemione gniazdko nie jest możliwe, tak jak w przypadku starszego okablowania, pewną ochronę zapewnia zainstalowanie w tym miejscu gniazdka GFCI (ground-fault circuit interrupter).a GFCI wyczuwa błędy w uziemieniu i odcina zasilanie, zanim prąd błądzący może spowodować problemy. Należy jednak pamiętać, że zastosowanie GFCI nie tworzy w rzeczywistości ścieżki uziemienia; sprawia jedynie, że nieuziemione gniazdo jest nieco bezpieczniejsze.
Oczywiście, nie wszystkie urządzenia i wtyczki posiadają trójstykową wtyczkę z uziemieniem, a te nadal są bezpieczne w użyciu, ponieważ zazwyczaj mają podwójnie izolowaną konstrukcję, która minimalizuje ryzyko zwarcia.