Kwa nini Umbo la Ardhi ni Chache kuliko Umbo la Moto?
Mawazo kuhusu Ukubwa wa Mwitoji wa Chini
Ukubwa wa mwitoji wa chini hauwezi kuwa sawa na ukubwa wa mwitoji wa nguvu (phase au hot). Hata hivyo, vigezo vyake lazima vihakikishe kuwa vinavyoamrikiwa katika sheria za umeme, kama vile National Electrical Code (NEC) nchini Marekani. Viwango vingine vya muhimu vinayosababisha ukubwa wa mwitoji wa chini ni:
Ingawa si jambo la mara kwa mara, katika mazingira ambayo inahitaji wire runs mrefu au circuits ambapo kupunguza impedance ni muhimu, mwitoji wa chini anaweza kuwa na ukubwa zaidi. Hii ni kwa sababu mwitoji wa chini mrefu unaweza kupata voltage drop mkubwa, ambao huzidisha resistance ya njia ya grounding. Kupunguza tatizo hili na kutimiza usalama na uaminifu wa mfumo wa umeme, mwitoji wa chini anaweza kuwa na ukubwa sawa na phase conductor.
Katika maeneo maalum ya ujenzi wa umeme, wanaume wa kibinafsi wanaweza kuchagua kuwa na mwitoji wa chini na ukubwa sawa na phase wire kama sanaa ya usalama zaidi. Tendo hili linapopewa kasi katika mfumo maalum ambapo matatizo ya umeme yanaweza kuwa na matokeo magumu, au maeneo ambapo sheria za umeme zenye vigezo vigumu zinapatikana. Kwa kutumia mwitoji wa chini mkubwa zaidi, mfumo unaweza kukabiliana na fault currents vizuri zaidi, kurekebisha hatari ya shock ya umeme na sarafu ya vifaa.
Kuelewa Ukubwa wa Mwitoji wa Chini katika Circuits ya Umeme
Wakati Mwitoji wa Chini Anaweza Kuwa Ndogo kuliko Mwitoji wa Nguvu
Katika nyingi ya circuits za umeme, mwitoji wa chini (au grounding) mara nyingi una ukubwa ndogo kuliko phase (hot) na neutral wires, na utaratibu huu unategemea viwango vingine vya muhimu:
Fanya Ya Aina Yoyote Ya Wire
Phase Wire: Wire hii inachukua current kamili wakati wa kazi sahihi ya circuit. Inafanya kazi ya kutumia nguvu ya umeme kwa vifaa vilivyotumika na vyombo.
Neutral Wire: Huendesha njia ya kurudi kwa current, hupeleka current sawa na phase wire kurudi kwa chanzo cha nguvu.
Ground Wire: Fanya yake asili ni ya kutumia njia salama ya fault currents, kama vile zilizotokana na short circuits au leakage ya umeme. Kwa kutumia currents zisizo sahihi, hutoa usalama kwa vifaa na watu kutokana na shock ya umeme. Ni muhimu, mwitoji wa chini haendi kwenye kazi ya kuchukua current sahihi ya circuit.
Maoni ya Kuchukua Current
Tangu mwitoji wa chini anachukua current tu wakati wa fault conditions, haihitaji kuchukua current za load zinazokuwa mara kwa mara kama phase wire. Fault currents mara nyingi hutoka kwa muda mfupi, kwa undani tu hadi overcurrent protection device, kama vile circuit breaker au fuse, kitucho kufunga circuit. Kwa hiyo, mwitoji wa chini anaweza kuwa na ukubwa wa kukabiliana na surges hizo za muda mfupi bila kuomoka. Utaratibu wake unaweza kuchukua fault currents tu kwa muda gani ambapo vifaa vinavyohusika vinavunja circuit, na muda mfupi wa fault unapunguza hatari ya heat buildup. Hii inaweza kutumia wire na ukubwa ndogo, kupunguza gharama na matumizi ya vifaa bila kuacha kufanikiwa na viwango vya usalama.
Maoni ya Voltage Drop
Voltage drop haiwezi kuwa tatizo kubwa katika tathmini ya ground wires kwa sababu haye huchukua current mara kwa mara. Pia, ground wires mara nyingi hujengwa kwa urefu mdogo. Urefu huu mdogo unaweza kusababisha fault currents kuchukuliwa haraka kwa chini, kusababisha breaker kuunda bila kuongeza temperature ya wire. Kwa hiyo, mwitoji wa chini wenye ukubwa mdogo unaweza kutumika bila kuongeza performance ya circuit.
Vigezo Vya Ukubwa Vya Sheria
National Electrical Code (NEC): NEC inatoa maelekezo mafanikio kwenye Table 250.122 ambayo yanaweza kutaja ukubwa chache chenye equipment grounding conductor (EGC). Maagizo haya yanategemea rating ya overcurrent protection device, kama vile circuit breaker au fuse, ambayo yanahifadhi circuit.
International Electrotechnical Commission (IEC): Kama NEC, masharti ya IEC yanaweza kutaja ukubwa chache chenye grounding conductors. Ingawa, masharti ya IEC zinategemea viwango kama vile ukubwa wa phase conductors na fault current inayotarajiwa ya juu. Masharti haya yanaweza kutimiza kwamba ground wires zinaweza kuwa na ukubwa vizuri - wala si ndogo sana, ambayo ingeweza kusababisha upinzani wakati wa faults, wala si mkubwa sana, ambayo ingeweza kuwa wasteful.
Misali Mia
Kwa circuit ambaye anahifadhiwa na 15 - amp breaker, hot wire ni #12 AWG, na ground wire lazima iwe pamoja na #14 AWG copper.
Na 20 - amp breaker, hot wire ni 10 AWG, na ground wire lazima iwe pamoja na #12 AWG copper.
Katika kesi ya 50 - amp breaker, hot wire ni #6 AWG, na ukubwa chache chenye ground wire ni 10 AWG copper.
Kwa 100 - amp breaker na panel, ambapo service cable ni #4 AWG, ground wire lazima iwe pamoja na #8 AWG copper.
Kwa huduma ya 200 - amp, hot wires ni pamoja na #3/0 AWG, na ground wire lazima iwe #4 AWG.
Circuits na breakers makubwa, kama vile ambazo zinapatikana kwa 600 amps, yanahitaji ground wires zinazozidi ukubwa kwa ajili ya kuchukua fault currents zinazotarajiwa.
Ingawa ground wire ni ndogo kuliko phase wire kwenye nyingi za cases, kuna exceptions.
Wakati Ground Wire Anaweza Kuwa Sawa Na Ukubwa Wa Power Wire
Kuna scenarios maalum ambapo ground wire lazima iwe ukubwa sawa na power wire:
Bonding Conductors
Wakati ground wires zinatumika kwa bonding purposes, kama vile kuunganisha sehemu za metal za vifaa vya umeme kwa mfumo wa grounding, zinaweza kuwa na ukubwa sawa na power wire. Hii inaweza kuhakikisha kwamba zinaweza kuchukua fault currents na kudumisha integrity ya bonding connection, kutimiza usalama dhidi ya hatari za umeme.
Large - Gauge Conductors
Kwa circuits ambazo zinatumia large - gauge conductors (mfano, 3/0 AWG au zaidi), NEC inahitaji ground wires zinazozidi ukubwa. Hii ni kwa ajili ya kutimiza kwamba mfumo wa grounding unaweza kuchukua high fault currents zinazotarajiwa na circuits za ukubwa na kudumisha usalama wa ujenzi wa umeme.
Special Equipment Applications
Aina fulani za vifaa vya sensitive au high - capacity, kama vile photovoltaic (PV) installations, zinaweza kuhitaji ground wires zinazozidi ukubwa sawa na phase wires. Ukubwa huo unahitajika kuhakikisha kwamba fault current flow ni efficient na kurekebisha impedance, kwa hivyo kuimarisha usalama na performance ya vifaa na mfumo wa umeme.
Matumizi Ya Incorrect Ground Wire Sizing
Ground wire katika mfumo wa umeme hauwezi kuwa na ukubwa sawa na hot au neutral wires; inaweza kuwa mkubwa au ndogo. Wakati wa kutumia ground wire mkubwa, ingawa hakuna hatari kwa mfumo wa umeme, inakuwa na gharama zaidi kutokana na vifaa vya ziada. Katika situations ambapo extra length inahitajika, junction box inaweza kutumika kuzongea wire bila kuongeza integrity ya mfumo wa grounding.
Kwa kweli, ground wire mkubwa unaweza kuwa na faida nyingi na inaweza kuwa beneficial katika scenarios fulani. Na resistance chache, wires mikubwa huzidisha voltage drop, kuhakikisha kuwa connection ya umeme ni stable. Hii ni muhimu sana katika systems ambazo zinahitaji current - carrying capacities zinazozidi. Kupunguza voltage loss, ground wire mkubwa hutoa performance ya umeme yenye consistency, kuboresha reliability na usalama wa mfumo mzima.
Kinyume, kutumia ground wire ndogo unaweza kuwa na matatizo magumu. Wires ndogo zina resistance zinazozidi, ambazo zinaweza kuepuka kazi sahihi ya magnetic trip mechanism ya circuit breaker. Hii ina maana kwamba breaker haipati kuzuia kama vile itahitaji kwenye fault, kunyang'anya current zinazozidi kuchukua kwenye system. Pia, ground wires ndogo zinafanya kushindwa kuchukua fault currents zinazozidi, kusababisha overheating. Katika extreme cases, overheating hii inaweza kusababisha wire kuchoma, kusababisha hatari ya moto mkubwa na kuleta hatari kwa mali na maisha.
Kutimiza usalama na performance nzuri ya mfumo wa umeme, ni muhimu kutumia ground wire na ukubwa chache. Kwa mfano, katika standard 100 - amp service na 150 - foot run, 8 AWG (American Wire Gauge) ground wire ni mara nyingi inapendekezwa. Kutii guidelines hizo za ukubwa, inaweza kutimiza dhihisi dhidi ya hatari za umeme na kuhakikisha kuwa mfumo wa grounding unafanya kazi vizuri, kutimiza usalama reliable katika event ya fault.
