توی این ویدیو می‌خوایم در مورد نحوه‌ی کار منابع فاز شکسته‌ی سه سیمه برای تولید برق ۱۲۰ و ۲۴۰ ولت صحبت کنیم. می‌خوایم در مورد دریافت الکتریسیته از مرکز توان به ساختمان و همینطور نحوه‌ی اتصال اون در ساختمان و هر کدوم از اجزای اصلی صحبت کنیم.
متن زیرنویس ویدیوی چند نکته‌ی مهم در مورد برق ۱۲۰ ولت و ۲۴۰ ولت
خب… این سیستم در آمریکای شمالی استفاده می‌شه. پس اینجا اصطلاحات و کد رنگی اون‌ها رو به کار می‌بریم. اگه خارج از این منطقه هستین شما هم می‌تونین از اطلاعات این ویدیو استفاده کنین، اما عملکرد سیستم الکتریکی برای شما کمی متفاوته.
یادتون باشه که کار با الکتریسیته خیلی خطرناکه و حتی شاید مرگ‌بار باشه. پس باید حتما مهارت و توانایی لازم برای انجام هر نوع کار الکتریکی رو داشته باشین.
خب… الکتریسیته در ایستگاه تولید برق تولید می‌شه که در یه محل بسیار دور قرار داره. ایستگاه تولید برق جریان متناوب AC تولید می‌کنه و به یه ترانسفورماتور افزایشی متصله. این ترانسفورماتور ولتاژ رو افزایش می‌ده تا قطعی‌ها رو کم کنه و به شبکه متصله شبکه، الکتریسیته با ولتاژ بالا رو از مسافت‌های طولانی به شهرها و روستاها انتقال می‌ده.
وقتی که به شهرها و روستاها برسه وارد یه ترانسفورماتور کاهشی می‌شه، که ولتاژ رو به یه سطح ایمن‌تر کاهش می‌ده. از این مرحله به بعد، الکتریسیته به مدارهای کوچک‌تر در خیابان‌های مختلف یا چند ساختمون توزیع می‌شه. ترانسفورماتورهای کوچک‌تری داریم که به این کابل‌های توزیع متصل می‌شن. معمولا یه ترانسفورماتور توزیع تک‌فازه که باز هم ولتاژ رو به سطح ایمن تا جایی که برای مصارف مسکونی کافی باشه کاهش می‌ده.
یه کنتور برق هم در ساختمون داریم که مقدار مصرف برق رو ثبت می‌کنه و شرکت‌های برق از این اطلاعات برای نوشتن صورت‌حساب ساختمون استفاده می‌کنن. ترانسفورماتورها به وسیله‌ی کابل که یا در زیر زمین و یا روی زمین قرار دارن، به کنتور برق متصل می‌شن.
این کابل‌ها از دو سیم فاز و یه سیم نول تشکیل می‌شن، در داخل ترانسفورماتور دو سیم‌پیچ سیم داریم. سیم‌پیچ اول به ایستگاه توان متصل می‌شه و سیم‌پیچ دوم به ساختمون وصل می‌شه. دو سیم فاز به دو انتهای سیم‌پیچ ثانویه وصل می‌شن و سیم نول به مرکز سیم‌پیچ متصل می‌شه.
خب… لازم نیست فعلا نگران این قضیه باشین. دوباره در یه ویدیوی دیگه به این موضوع می‌پردازیم تا کاملا متوجه مطلب بشین. حالا… اگه دقیق به ساختمون نگاه کنیم.
یه سرویس پنل اصلی رو می‌بینیم که اغلب بهش جعبه فیوز می‌گن. اگه روکش رو برداریم و به داخلش نگاه بندازیم، اول از همه بریکر (فیوز قطع‌کن) اصلی رو می‌بینیم. این معمولا در بالای پنل قرار گرفته. اما ممکنه این پایین هم باشه. دو رشته سیم که از کنتور برق خارج شده، مستقیما به اتصال فیوز بریکر (مدارشکن) اصلی متصل می‌شن. دو باس بار اصلی از فیوز بریکر (مدارشکن) اصلی خارج می‌شن. در واقع صفحات فلزی روباز هستن که الکتریسیته رو به بریکر (مدارشکن)ها انتقال می‌دن.
توجه کنین که جریان رو به عقب و رو به جلوی جریان رو نشون دادم، چون این AC یا جریان متناوبه، این باس بارها و اتصالات عایق نیستن. اون‌ها سیم برق‌دار یا گرم هستن می‌تونیم بریکر (مدارشکن) اصلی رو به‌صورت دستی برگردونیم تا توان رو از قسمت پایین بریکر (مدارشکن) اصلی قطع کنیم.
بریکر (مدارشکن) اصلی باعث محافظت از مدار در ساختمون می‌شه. می‌تونه تا مقدار خاصی جریان الکتریکی عبوری رو تحمل کنه که معمولا بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ آمپره. اگه از این مقدار بیش‌تر بشه به‌صورت خودکار خاموش می‌شه، تا از ساختمون و مدارهای الکتریکی اون محافظت کنه. در داخل پنل، یه باس بار نول و اتصال به زمین داریم. این در واقع یه نوار فلزیه که تعداد زیادی سوراخ و پیچ داخلش داره.
سیم‌های نول و اتصال به زمین درون سوراخ‌ها قرار می‌گیرن و پیچ‌ها هم اون‌ها رو در جای خودشون محکم می‌کنن. در این مثال، در هر طرف پنل یه قطعه داریم. از اونجایی که این پنل اصلیه دو باس بار می‌تونن پیوسته باشن. پس یه سیم رابط بین اون‌ها داریم اینطوری یه باس بار نول اتصال به زمین مشترک داریم. سیم زیرپنل‌ها باید مجزا باشه اما در یه ویدیوی دیگه به‌طور مفصل در موردش صحبت می‌کنیم.
از کنتور برق سیم نول به اتصال بالای سیم اتصال به زمین نول وصل می‌شه. به پیچ سبز نگاه کنین. این سیم نول رو به پوشش فلزی سرویس پنل مرتبط می‌کنه. هدف از سیم نول، برگرداندن الکتریسیته‌ی مصرف‌شده به ترانسفورماتوره. البته کمی پیشرفته‌تره.
خب… دو سیم فاز، برق رو تامین می‌کنن و وقتی که استفاده شد، به وسیله‌ی سیم نول به ترانسفورماتور برمیگرده این هنوز هم جریان متناوبه، اما برای اینکه درکش آسون‌تر بشه.
جاری شدن جریان در یه مسیر رو به شکل انیمیشنی آماده کردم، تا بتونین مسیر رو ببینین. خب… اگه مولتی‌متر رو برداریم و یکی از پراب‌ها رو به باس بار وصل کنیم و پراب بعدی رو به سیم نول وصل کنیم مقدار حدودی ۱۲۰ رو مشاهده می‌کنیم. اگه مولتی‌متر ندارین توصیه‌ی من به شما اینه که حتما یکی از این‌ها رو توی جعبه‌ی ابزارتون داشته باشین.
این ابزار برای آزمایش و تشخیص خطا بسیار ضروریه. لینک مشخصات مولتی‌متر مناسب و اینکه از کجا تهیه کنین رو این پایین مشاهده می‌کنین. اگه پراب‌های مولتی‌متر رو به باس بار و سیم نول بعدی وصل کنیم، باز هم مقدار حدودی ۱۲۰ ولت رو مشاهده می‌کنیم.
اما اگه پراب‌های مولتی‌متر رو به دو باس بار وصل کنیم مقداری که روی صفحه نمایش داده می‌شه، دو برابر شده و حدودا ۲۴۰ ولت می‌شه. خب… علتش چیه؟ چه اتفاقی افتاده؟ خب… اگه به نحوه‌ی اتصال ترانسفورماتور به پنل اصلی نگاهی بندازیم، می‌بینیم که دو باس بار فاز به هر طرف سیم‌پیچ ثانویه در ترانسفورماتور وصل شدن و بعد باس بار خنثی رو برمی‌داریم و به مرکز سیم‌پیچ ثانویه وصل می‌کنیم.
در واقع وقتی که به سراسر باس بار و سیم نول وصل می‌شیم، تنها از نیمی از سیم‌پیچ استفاده می‌کنیم. پس فقط نیمی از ولتاژ الکتریکی رو که ترانسفورماتور تامین کرده، مصرف می‌کنیم. بنابراین، ۱۲۰ ولت به دست میاریم، وقتی که دو باس بار رو وصل می‌کنیم یعنی تمام طول سیم‌پیچ رو وصل کردیم و این یعنی تمام ولتاژی که ترانسفورماتور تامین می‌کنه رو استفاده می‌کنیم. پس ۲۴۰ ولت داریم. حالا برمی‌گردیم به پنلی که به باس بار وصل کردیم. اینجا بریکر (مدارشکن) داریم که شبیه این هستن.
با یه قاب پلاستیکی مشکی و سوییچ اهرمی که در بالا قرار گرفت. بریکر (مدارشکن)، جریان الکتریسیته رو به مدارهای مجزا در ساختمون کنترل می‌کنه، به‌طور دستی قطع می‌شه تا توان رو قطع کنه. اما دو ویژگی مهم هم داره. ویژگی اول محافظت در برابر اضافه باره مدارشکن می‌تونه تا میزان مشخصی از جریان الکتریکی رو تحمل کنه.
زمانی که لوازم یا چراغ‌ها به مدار وصل می‌شن هر کدوم از اون‌ها جریان رو در مدار افزایش می‌دن. اگه لوازم زیادی وصل شده و روشن باشن به این ترتیب جریان بیش‌تر از مقداری مشخص شده برای بریکر (مدارشکن) می‌شه و بریکر به‌طور خودکار توان مدار رو قطع می‌کنه و از لوازم محافظت می‌کنه.
ویژگی دوم، محافظت از مدار کوتاهه. زمانی که فاز و نول در تماس مستقیم با هم قرار می‌گیرن جریان به سرعت زیاد می‌شه. وقتی این اتفاق بیوفته، یه میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنه که مدارشکن رو قطع می‌کنه و به‌صورت خودکار باعث قطعی توان می‌شه.
حالا بیاین نحوه‌ی اتصال فیوز بریکر (مدارشکن) به مدار الکتریکی رو بررسی کنیم. توی این مثال، به یه لامپ ساده وصل می‌کنیم که با یه سوییچ کنترل می‌شه. سیم فاز رو از بریکر (مدارشکن) می‌گیریم و به سوییچ وصل می‌کنیم. بعد یه سیم دیگه از سوییچ می‌گیریم و به لامپ وصل می‌کنیم.
یه سیم نول از لامپ داریم که جریان بازگشتی رو به باس بار نول برمی‌گردونه. سیم اتصال به زمین رو از روکش فلزی جعبه فیوز و سوییچ برمی‌داریم و همینطور این رو به باس بار نول که در اینجا مشترکه، وصل می‌کنیم.
هدف سیم فاز، حمل جریان الکتریکی به لامپه. هدف سیم نول هم برگردوندن جریان الکتریکی مصرف شده به پنل اصلی و بعد به ترانسفورماتوره هدف از سیم اتصال به زمین محافظت در برابر جریان خطاست.
اگه مثلا سیم فاز شل بشه و با روکش فلزی لامپ تماس پیدا کنه سیم اتصال به زمین، یه مسیر با مقاومت پایین به پنل ایجاد می‌کنه. بدون وجود این مسیر، اگه به جعبه‌ی فلزی دست بزنین دچار برق‌گرفتگی می‌شین با عبور جریان از سیم اتصال به زمین جریان افزایش پیدا می‌کنه و این می‌تونه بریکر رو به‌صورت خودکار قطع کنه.
خب، برق از طریق بریکر اصلی در سیم فاز جاری می‌شه، و از باس بار اصلی به فیوز بریکر (مدارشکن) منتقل می‌شه. از اونجا به سیم فاز جاری می‌شه و به سوییچ و لامپ می‌ره و بعد وارد سیم نول می‌شه و بعد از اون از طریق سیم باس بار نول وارد باس بار نول می‌شه و در آخر به ترانسفورماتور برمیگرده.
این جریان متناوب رو به کمک انیمیشن براتون آماده کردم، اما برای اینکه مسیر رو بهتر متوجه بشین حالا جریان رو در یه مسیر نشون دادم. خب، اینجا دیگه چی داریم؟ اینجا یه بریکر (مدارشکن) دو قطبی داریم که به دو باس بار وصل می‌کنیم تا ۲۴۰ ولت به دست بیاریم که از اون برای برق‌رسانی به لوازم برقی بزرگ‌تر مثل خشک‌کن و کولر استفاده می‌کنن.
مثلا اگه به مدار خشک‌کن نگاه کنیم سیم فاز قرمز رو از بریکر (مدارشکن) عبور دادیم که به باس بار اصلی شماره‌ی ۲ وصل شده و این رو به پریز می‌فرستیم. بعد سیم فاز مشکی رو از پایانه‌ی بعدی بریکر که به باس بار شماره‌ی ۱ وصل شده می‌گیریم و اون رو هم به پریز وصل می‌کنیم.
در این مثال، یه سیم فاز داریم که بین باس بار فاز و پریز وصل شده که باعث می‌شه بتونیم از خروجی ۱۲۰ یا ۲۴۰ ولت برق بگیریم.
بعد برای ایمنی بیش‌تر، یه سیم اتصال به زمین داریم تا از بروز هر نوع جریان خطا جلوگیری کنه. حالا می‌تونیم برای اتصال ۲۴۰ ولتی، در دو سیم فاز وصل کنیم و یا برای اتصال ۱۲۰ ولتی، بین سیم فاز و سیم نول وصل کنیم. احتمالا یه بریکر GFCI رو هم می‌بینیم که به معنی قطع‌کننده‌ی مدار خطای زمینه چیزی شبیه به اینه و با توجه به مدلی که می‌خرین معمولا یه سیم فاز بافته هم بهش متصله.
GFCIها در مدارهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرن که خروجی اون‌ها در جاهایی مثل آشپزخونه‌ها، حموم‌ها وان حموم و غیره کاربرد داره.
برای کسب اطلاعات دقیق باید کدگذاری الکتریکی کشور خودتون رو بررسی کنین. هر دو سیم فاز و نول در بریکر قطع‌کننده‌ی مدار خطای زمین جاری هستن. اینطوری می‌تونین جریان جاری در هر دو سیم رو محاسبه کنین و مطمئن باشین که برابر هستن. اگه یه خروجی استاندارد داشته باشیم، می‌تونیم سیم فاز رو از بریکر بگیریم و اون رو به پایانه‌ی خروجی وصل می‌کنیم.
بعد سیم نول رو برمی‌داریم و مستقیما به بریکر مدار به یه پایانه‌ی نول خاص وصل می‌کنیم. بعد سیم بافته رو به باس بار نول وصل می‌کنیم. اینطوری مسیر برگشت ایجاد می‌شه و البته، سیم اتصال به زمین رو از خروجی به بار اتصال به زمین نول برمی‌گردونه.
اگه به این مثال دقت کنین، حرکت این جریان کاملا عادیه. تا زمانی که یه پیچ‌گوشتی وارد سوکت می‌شه و اینجاست که برق به جای سیم نول از بدن این آقا عبور می‌کنه. GFCI جریان رو در دو سیم محاسبه می‌کنه و متوجه می‌شه که برابر نیستن. بعد به‌طور خودکار بریکر رو قطع می‌کنه تا برق قطع بشه و جون این آقا رو نجات بده.
ممکنه با بریکر جریان AFCI هم روبرو بشیم که به معنی قطع‌کننده‌ی مدار خطای جرقه‌ست. از اون‌ها در مدارهای به کار رفته در اتاق خواب‌ها اتاق‌های پذیرایی، آشپزخونه‌ها و غیره استفاده می‌شه. تکرار می‌کنم که باید کد الکتریکی کشور خودتون رو برای کسب اطلاعات دقیق‌تر بررسی کنین. AFCIها با اتصال به سیم‌های فاز و نول کار می‌کنن.
در داخل این فیوز بریکر، یه صفحه جریان هست که به معنی محاسبه‌ی جریان و بررسی الگوهائیه که خطای جرقه رو مشخص می‌کنن. این‌ها با توجه به چیزی که از بریکر GFCI تقریبا همسان نصب می‌شن. در شرایط عادی، جریان از طریق سیم فاز به سیم نول و بریکر برمیگرده و از سیم بافته عبور می‌کنه و به سیم نول برمیگرده. اما مثلا اگه به‌صورت تصادفی یه پیچ‌گوشتی رو به کابل نزدیک کنیم و عایق رو برداریم. طوری که سیم‌های مسی مشخص بشن.
در این‌صورت احتمالا الکتریسیته پرش داره و یا از سیم فاز به سیم نول جرقه می‌زنه. جرقه بسیار گرمه، به‌طوری که بیش‌تر آتش‌سوزی‌های ساختمانی (با منشا) برق رو شامل می‌شه. زمانی که جرقه رخ می‌ده، یه سیگنال منحصر به فرد در کابل برق ایجاد می‌کنه.
فیوز بریکر این رو تشخیص می‌ده و به‌صورت خودکار برق رو قطع می‌کنه. یه سیم مسی بدون عایق ضخیم به سیم اتصال به زمین نول وصل شده که از پایین پنل جاری می‌شه و از میله‌ی اتصال به زمین که در درون زمین و در نزدیکی ساختمون قرار گرفته خارج می‌شه.
در شرایط عادی، هیچ نوع جریان الکتریکی در درون این سیم جاری نمی‌شه. هدف اون پراکنده‌سازی ولتاژهای بالای استاتیک از چیزی مثل رعد و برقه به این ترتیب سیستم‌ها و تجهیزات الکتریکی در برابر آسیب‌دیدگی محافظت می‌شن. همینطور یه سیم هم پیدا می‌کنیم، که به لوله‌ی فلزی ساختمون متصله. این برای ایجاد یه مسیر ایمن برای جریان الکتریسیته‌ست، در صورتی که یه سیم فاز با لوله‌ی فلزی برخورد داشته باشه، در صورتی که کسی به لوله‌کشی دست بزنه از برق‌گرفتگی افراد جلوگیری می‌شه.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع ویدیو: YouTube
