Я заменяю розетку в моей квартире. У этого есть четыре стандартных провода, с одним из двух красных, идущих к соседнему тумблеру.

Я обеспокоен тем, что, когда тумблер выключен, я измеряю 16 В между одним из красных проводов и белым. (Другой красный провод всегда измеряет 0 В, поэтому я предполагаю, что это ни к чему не приведет.)

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

16 В, вероятно, является индуцированным / паразитным / фантомным напряжением. Эта линия электропередачи «получает» напряжение, как и радио, поскольку она соединена с проводом под напряжением (~ 120-130 В). Другой красный провод может быть подключен к заземлению (или нейтрали) где-нибудь, так что он удерживается при ~ 0 В.

Если мое предположение о том, что это фантомное напряжение, соответствует действительности, 16 В не сможет обеспечить питание любых устройств, и его можно считать безопасным. В основном это вызвано емкостью между двумя проводами. Когда вы подключаете мультиметр к системе, вы создаете текущий путь между «открытым» 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, текущий через мультиметр, определяет измеряемое напряжение.

Возможно, вы захотите посмотреть, как коммутатор подключен, чтобы полностью понять схему перед заменой розетки питания. Также помните, что переключатель должен подключать / отключать линию (~ 120 В), а не нейтраль. Нейтраль и земля всегда должны быть подключены к розетке (и не должны быть включены).

Одним из способов избежать этой проблемы является использование вольтметра с низким входным сопротивлением. Современные цифровые вольтметры обычно имеют входное сопротивление около 10 МОм. Использование измерителя с входным сопротивлением менее 500 кОм приведет к нагрузке на неподключенный провод настолько, что он не сможет выработать существенное фантомное напряжение. Добавление резистора 500 кОм - 1 МОм параллельно с входом вашего вольтметра было бы разумным способом рассеять фантомные напряжения (но будьте осторожны, если вы находитесь в пределах номинальной мощности резистора, мощность = V ^ 2 / R).

Старые аналоговые вольтметры часто имеют достаточно низкий входной импеданс, чтобы они не могли измерять фантомное напряжение. Кроме того, существуют некоторые современные цифровые мультиметры, которые разработаны так, чтобы иметь достаточно низкие входные сопротивления, чтобы фантомные напряжения не могли быть измерены. Эти мультиметры часто используют термисторы PTC параллельно с их входом.

Лабораторный эксперимент

В качестве примера, я подключил около 1 метра кабеля NM 12/2 аналогично вашей ситуации. Я подключил нейтраль и линию к двум внешним проводникам кабеля NM, и оставил землю плавающей. Я измерил 31 В между нейтралью и проводом заземления:

Теоретический расчет

Вот пример расчета (со многими упрощениями, наихудшим сценарием и т. Д.), Показывающий, что этот «фантом» может быть довольно большим, написанным в коде Matlab. Предполагается, что «красный» разъем находится между «горячим» и заземленным проводами, что вы используете провод 12-го калибра, 19 мил изоляции на каждом проводе, диэлектрическую проницаемость из ПВХ, входное сопротивление вашего мультиметра 10 МОм, и нет индуктивной связи (только емкостная связь). Он использует формулу емкости в Википедии для пары параллельных проводов. Предполагаемая длина провода составляет один метр. В результате вы видите фантомное напряжение 33,4 В, аналогичное тому, которое я измерял в «реальной жизни». Это показывает, что 16 В - это «разумное» фантомное напряжение, которое можно измерить с помощью современных вольтметров с высоким входным сопротивлением.

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

Это создаст схему делителя напряжения (при условии отсутствия индуктивной связи) что-то вроде:

Фантомное напряжение - это напряжение на Rmm (с правой стороны диаграммы). Для цепей переменного тока комплексные числа могут использоваться для представления полного сопротивления каждого элемента в цепи. Полное сопротивление конденсатора составляет 1 / (ДжоС). В Википедии есть больше информации о делителях напряжения. Величина выходного напряжения измеряется мультиметром, и его фаза может быть отброшена.

% 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);

Проверьте цепь заземления в здании / доме. Проверьте его целостность, проверьте его соединение. Если все в порядке, перейдите к проверке проводки до точки, где появляются 16 Вольт.

Если какой-то сегмент проводки слишком старый, то диэлектрик (изоляция) мог сильно испортиться не до такой степени, что он полностью оголился (и, следовательно, разряд может произойти с неприятными последствиями, которые мы все знаем), а до такой степени, что Индукционный (как и трансформатор) ток может возникнуть, несмотря на то, что выключатель размыкает остальную цепь. если вы нашли такие сегменты, то изолируйте их, разрезав их с обеих сторон, а затем проложите параллельный путь хорошего проводника, который будет изолирован, ваша проблема должна исчезнуть.