0
Вопрос

Почему я измеряю напряжение в 16 вольт на проводе, на котором должно быть 0 вольт?

Я меняю розетку в своей квартире. В ней стандартные четыре провода, один из двух красных идёт к ближайшему тумблеру.


Я обеспокоен тем, что, когда тумблер выключен, я измеряю напряжение 16 В между одним из красных проводов и белым. (На другом красном проводе всегда 0 В, поэтому я предполагаю, что он никуда не подключен.)


Я не хочу подключать красный провод, если на нём будет 16 В, когда он должен быть выключен. Есть идеи, почему это происходит и что я могу сделать? Или 16 В достаточно близко к 0?

электричество
Комментарии:
R

По теме: Чем можно проверить безопасность проводов при выполнении электромонтажных работ?

P

@Tester101, это был обычный кнопочный выключатель, но теперь я установил на него диммер.

T

Это стандартный кнопочный выключатель (вкл./выкл.) или вы используете выключатель с дополнительными функциями (подсветка, таймер, диммер и т. д.)?

P

@Tester101, четыре провода — это чёрный, белый, красный и зелёный. Я назвал их «стандартными», потому что в онлайн-статьях о розетках обсуждается либо трёхпроводная, либо четырёхпроводная конфигурация (для переключения одной из розеток).

T

Что означает «у него стандартные четыре провода»? Какого цвета изоляция у каждого из четырёх проводов? Все ли провода входят в один кабельный жгут или их несколько? Возможно, вам пригодятся изображения.

T

Ваш тумблер с подсветкой?

  • Поделиться:
Пожаловаться

Ваш ответ

2 ответа 3
0
Лучший ответ
P

Напряжение 16 В, скорее всего, является наведённым/блуждающим/фантомным напряжением. Эта линия электропередачи «принимает» напряжение, как радиоприёмник, поскольку она проходит рядом с проводом под напряжением (~120–130 В). Другой красный провод может быть где-то подключён к заземлению (или нейтрали), поэтому на нём поддерживается напряжение ~0 В.

Если моё предположение о том, что это фантомное напряжение, верно, то 16 В не смогут питать какие-либо устройства и их можно считать безопасными. Это в основном связано с ёмкостью между двумя проводами. Когда вы подключаете мультиметр к системе, вы создаёте путь для тока между «разомкнутым» проводом и нейтралью. Затем переменный ток может протекать между проводами (переменный ток проходит через конденсаторы), а затем через мультиметр (который имеет конечное входное сопротивление). Ток, проходящий через мультиметр, определяет измеряемое напряжение.

Возможно, вам захочется посмотреть, как подключен выключатель, чтобы полностью разобраться в схеме, прежде чем менять розетку. Также помните, что выключатель должен подключать/отключать линию (~120 В), а не нейтраль. Нейтраль и заземление всегда должны быть подключены к розетке (и не должны переключаться).

Один из способов избежать этой проблемы — использовать вольтметр с низким входным сопротивлением. Современные цифровые вольтметры обычно имеют входное сопротивление около 10 МОм. Если использовать вольтметр с входным сопротивлением менее 500 кОм, неподключённый провод будет нагружен настолько, что на нём не сможет возникнуть значительное фантомное напряжение. Разумным способом устранения фантомных напряжений будет параллельное подключение резистора сопротивлением от 500 кОм до 1 МОм к входу вольтметра (но будьте осторожны, чтобы не превысить допустимую мощность резистора, которая рассчитывается по формуле P = V^2/R).

Старые аналоговые вольтметры часто имеют достаточно низкое входное сопротивление, из-за чего они не могут измерить фантомное напряжение. Кроме того, некоторые современные цифровые мультиметры имеют достаточно низкое входное сопротивление, из-за чего они не могут измерить фантомное напряжение. В таких мультиметрах параллельно входу часто используются термисторы с положительным температурным коэффициентом.

Лабораторный эксперимент

В качестве примера я подключил около 1 метра кабеля NM 12/2 так же, как в вашей ситуации. Я подключил нейтраль и фазу к двум внешним проводам кабеля NM, а заземление оставил незадействованным. Я измерил напряжение между нейтралью и заземляющим проводом — 31 В.

Общая настройка

Исходные соединения

Измерение напряжения

Теоретический расчет

Вот пример расчёта (с множеством упрощений, в худшем случае и т. д.), показывающий, что этот «фантом» может быть довольно большим. Расчёт выполнен в коде Matlab. Предполагается, что «красный» разъем находится между «горячим» и заземленным проводами, что вы используете провод 12-го калибра, что изоляция каждого провода составляет 19 мил, что диэлектрическая проницаемость ПВХ равна 1, что входное сопротивление вашего мультиметра составляет 10 МОм и что отсутствует индуктивная связь (только емкостная). Для пары параллельных проводов используется формула емкости из Википедии. Предполагаемая длина провода — один метр. В результате вы видите фантомное напряжение 33,4 В, аналогичное тому, которое я измерил в «реальной жизни». Это показывает, что 16 В — это «разумное» фантомное напряжение, которое можно измерить с помощью современных вольтметров с высоким входным сопротивлением.

Этот расчёт основан на предположении, что ваш кабель 12/3 выглядит примерно так:

Плоский кабель 12/3

В результате получится схема делителя напряжения (при условии отсутствия индуктивной связи), похожая на эту:

Схема делителя напряжения

Фантомное напряжение — это напряжение на резисторе Rmm (в правой части схемы). Для цепей переменного тока можно использовать комплексные числа для представления импеданса каждого элемента цепи. Импеданс конденсатора равен 1/(jωC). В Википедии есть дополнительная информация о делителях напряжения. Величина выходного напряжения — это то, что измеряет мультиметр, а его фазу можно не учитывать.


% For NM 12/2 cable, approx....

% Assume flat NM cable, with Red-Line-Ground-Neutral
f = 60; % Hz

w = 2*pi*f; % rad

Vin = 120; % V(rms)
% wire diameter

a=2.053e-3; % m
% Insulation, 19 mil

t_ins = 0.019*2.54/100; %m
% Cable length

l = 1; % m
% Dielectric constant

e0 = 8.854e-12; % F/m

e = 3 * e0; % PVC has a dielectric constant of 3.
%Multimeter input resistance, value of Fluke 80 series V

Rmm = 1e7;
% Wire capacitance, formula from Wikipedia

C = pi*e*l/acosh((2*t_ins+a)/a); % F

% The impedance of a capacitor is 1/(j*w*C)

Z_C = 1./(1j*w*C);
% Impedance of Z_C in parallel with Rmm.

% Parallel impedances are combined as the inverse of the sum of the

% inverses.

Z_2 = 1/(1/Z_C + 1/Rmm);
% The phantom voltage is a voltage divider of Z_C is series

% with Z_2. The phantom voltage is the voltage over Z_2.

Vphantom = Vin * abs(Z_2/(Z_C + Z_2));
fprintf('Phantom voltage is %f V.n', Vphantom);

Поделиться
Ссылка на этот ответ
Комментарии:
  • P

    Я до сих пор не могу понять, почему взаимная индукция будет минимальной, но я верю, что так и будет... возможно, мне стоит рассматривать эту проблему как проблему с линией передачи? Использовать формулу для двухжильного кабеля, нагрузку в 10 МОм и посмотреть, какое напряжение будет развиваться на протяжении метра? Есть идеи?

  • P

    Я согласен с первой частью, я немного подправлю текст. На большом расстоянии от кабеля (в дальней зоне) электромагнитные поля будут компенсировать друг друга, но не в ближней зоне, поэтому я думаю, что мы всё равно сможем измерить напряжение. В таком кабеле, как этот 12/3, все разъёмы плоские, красный провод находится близко к чёрному и далеко от заземлённых разъёмов, поэтому красный провод будет в основном связан с чёрным. Я согласен, что это серьёзное допущение с моей стороны, но я думаю, что оно достаточно хорошо описывает поведение.

  • P

    Ток проходит через мультиметр. Посмотрите на пример расчёта, который я только что добавил, с кабелем длиной 1 метр. Я предполагаю, что красный и горячий разъёмы находятся рядом друг с другом (хотя, возможно, это не так???). Заземлённый разъём и заземление должны уменьшить фантомное напряжение, но я бы не стал рассчитывать на то, что оно исчезнет полностью. Моя модель очень проста: я предполагаю, что вокруг двух разъёмов нет ничего, кроме вакуума. Предполагается, что ПВХ между проводниками увеличит напряжение. Вероятно, конечно-элементное моделирование — это самый простой способ правильно смоделировать все 4 проводника вместе.

  • P

    Ух ты, отличное обновление. (Кстати, когда я рассказал жене о проблеме с напряжением в 16 вольт, она предположила, что это может быть индукция. Я закатил глаза, убеждённый, что индукция может быть причиной напряжения до одного вольта, и сказал, что собираюсь спросить у экспертов в интернете. Она очень смеялась, когда я поделился с ней вашим ответом.)

  • P

    Спасибо. В итоге я использовал красный провод с напряжением 16 В, и он отлично управляет моей лампой накаливания.

  • P

    Майк, это возможно. Другими причинами могут быть неисправная изоляция (создающая делитель напряжения) или какой-либо трансформатор/регулятор напряжения. В первом случае можно проверить, отключив питание цепи (и убедившись, что оно отключено), а затем с помощью мультиметра измерить сопротивление между красным проводом на 16 В и другими проводами, чтобы проверить, не подключён ли он к чему-либо. Короткое замыкание/обрыв цепи/трансформатор, скорее всего (но не всегда), будут иметь сопротивление менее 1 МОм по отношению к другому проводу. Один из опасных способов проверки — замкнуть провод на землю при включенном питании и посмотреть, появятся ли искры.

  • m

    Очень лаконично. Может ли напряжение 16 В указывать на то, что где-то в цепи что-то не так?

0
A

Проверьте цепь заземления в здании/доме. Проверьте её целостность и подключение. Если всё в порядке, продолжайте проверку проводки до того места, где появляется напряжение 16 В.

Если какой-то участок проводки слишком старый, то диэлектрик (изоляция) мог настолько испортиться, что не стал полностью оголённым (и, следовательно, может произойти пробой с неприятными последствиями, о которых мы все знаем), но при этом может возникнуть индукционный (как в трансформаторе) ток, несмотря на то, что выключатель размыкает остальную часть цепи. Если вы обнаружили такие участки, то изолируйте их, обрезав с обеих сторон, а затем проложите параллельный путь из хорошего проводника с изоляцией. Проблема должна исчезнуть.

Поделиться
Ссылка на этот ответ
Похожие вопросы
Утилизация двигателей постоянного тока из бытовой техники...

4 ответа

24.12.2025
Сколько времени нужно подождать, прежде чем подключать новый...

10 ответов

24.12.2025
Можно ли безопасно подключить трёхконтактное электрическое у...

4 ответа

24.12.2025
В чём разница между однополюсными автоматическими выключател...

4 ответа

24.12.2025
Почему мой кондиционер не выключается после того, как я выкл...

4 ответа

24.12.2025