Por que os circuitos gerais de receptores 120 V estão limitados ao 20 A?

Porquê 20A? Restrições de design de receptáculo, provavelmente

A razão pela qual os circuitos gerais de receptáculo são destacados no 20A é porque a noção de um receptáculo duplex não funciona para tamanhos maiores de plugues (apenas não pode colocar carne suficiente em um espaço adequado para que ele funcione), nem a ideia de um receptáculo "compartilhado" (slot T) que pode aceitar plugues 15A ou 20A, além da incapacidade de obter a funcionalidade de "alimentação direta" para um tamanho maior de receptáculo. (As peças necessárias se tornam muito grandes e pesadas.)

Existe uma maneira complicada de conseguir o que você realmente quer, embora

Se você deseja obter mais do que o 20A em um grande número de receptáculos em um espaço como uma cozinha, existem is uma maneira de fazer isso de acordo com o Código. O que você faz, no entanto, em vez de passar um cabo gordo diretamente nos receptáculos, passa o mesmo cabo alimentador de gordura para um tamanho adequado via de ônibus, que então tem plugues de ônibus conectado a ele que possui fusíveis ou disjuntores e tomadas padrão 15 / 20A. (Pense nisso como faixa de iluminação, apenas mais robusta - é comum em aplicações industriais e de laboratório, nas quais é necessário reconfigurar.)

Para uma cozinha, eu podia ver isso funcionando com a passagem montada sob os armários superiores e contra a parede, com uma faixa de iluminação presa à frente da passagem, se você também desejasse. É provável que cada plugue de barramento contenha um fusível 20A e um receptáculo de função dupla (AF / GF) (ou um disjuntor de dupla função 20A, se você não se importa com as unidades de plug-in que precisam ser maiores) e deseja executar o alimentador usando cabos ou fios revestidos de metal no conduíte, em vez de NM, para mitigar as falhas de arco no alimentador de barramento.

O disjuntor de alimentação deve proteger não apenas os cabos na parede, mas também os cabos flexíveis dos aparelhos.

Se você tivesse disjuntores 50A, os cabos do aparelho teriam que ser classificados para suportar Corrente de falha em caso de curto-circuito. A corrente de falha seria várias vezes 50A, mas geralmente por um curto período de tempo, dependendo da curva de tempo-corrente do disjuntor e da importância no circuito.

Isso significa que os cabos dos aparelhos seriam grossos, inflexíveis e caros.

No Reino Unido, temos circuitos de soquete 32A, mas nossos plugues contêm fusíveis no 3A ou 13A, dependendo da classificação do aparelho. Portanto, os cabos do aparelho precisam ser classificados apenas para 3A. (Na verdade, todos os cabos modernos de aparelhos devem ser classificados como 16A para compatibilidade com a UE, pois outros países da UE possuem soquete 16A nos circuitos 16A ou 20A e plugues não utilizados. Os cabos dos aparelhos geralmente são bastante curtos, portanto a impedância é baixa e alta. - a corrente de falha suficiente flui para disparar rapidamente o disjuntor antes que o cabo fique muito quente e seja danificado.)

Nos "velhos tempos", o Reino Unido possuía plugues não utilizados, com proteção fornecida no painel de fusíveis por fios de fusíveis reutilizáveis. Os soquetes eram 2A (luzes de mesa), 5A (pequenos eletrodomésticos, chaleiras etc. para watts 1200) e 15A (aquecedores para 3kW). Isso foi inconveniente, pois você não podia (com segurança) conectar um dispositivo 2A a um soquete 15A. Uma variedade de adaptadores de letalidade variada existia.

Após a Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento do plugue 13A fundido com seu cartucho cheio de areia de alta capacidade de ruptura significou que um plugue 13A fundido poderia fornecer proteção adequada a um pequeno aparelho existente. Como o plugue é fundido para proteger o dispositivo, e o circuito é fundido no 32A para proteger a fiação fixa, podemos ter muitos soquetes em um circuito devido ao princípio de diversidade. Foi uma economia considerável em fios e mão-de-obra de cobre, os quais estavam em falta após a Guerra. Uma casa típica dos quartos 3-4 terá três circuitos de soquete - no andar de cima, no térreo e na cozinha / despensa. Os soquetes 20 ou 30 em cada circuito não seriam incomuns e não há sobrecarga, pois a maioria deles é usada para aparelhos de baixa corrente (TV, carregadores de telefone, etc.).

Somente as cozinhas e chuveiros instantâneos recebem seus próprios circuitos de corrente mais alta, mas é comum fornecer um circuito 16A separado para um aquecedor de água de imersão 3kW, se usado.

Em conclusão, os plugues de amplificador 15-20 são os maiores que são convenientes para o uso diário. Os plugues menores seriam insuficientes para aquecer os aparelhos (especialmente nos volts 110) e os maiores seriam inconvenientes e caros.

Eu suspeito que isso vem de uma longa experiência, e que é tudo sobre atual, não tensão. Por quê? Porque, apesar de estar isolado quando esses padrões foram estabelecidos, todos chegaram à mesma conclusão - Reino Unido, Alemanha, Grécia, Rússia, União Soviética, Itália, Espanha, etc.

Acredito que seja por causa da relação entre o disparo do disjuntor e o possível dano de incêndio que uma falha de arco poderia causar. As falhas de arco operam com corrente e são em grande parte agnósticas à tensão até que o intervalo fique bastante amplo.

América do Norte quer mais poder

Devido à escolha do 120 V, a situação é mais sombria aqui, especialmente em eletrodomésticos de cozinha - churrasqueiras, caldeiras, cafeteiras, microondas, etc. esses aparelhos. Os aparelhos dos EUA são fixados em watts 2500, porque esse é o limite da UL para o que eles sentem confortável em listar.

Portanto, se você elevou o serviço americano para o 30 A, aparelhos seriam construídos imediatamente para usar tudo. Porque uma cafeteira, churrasqueira, caldeira etc. deve ser 2500 W, então eles simplesmente puxariam 80% de 30 A, e então a pergunta seria "por que não 50 A ou 80 A?"

Enfim, eu não acho que eles iriam assim porque já temos outra maneira de fazer isso, na reserva. Nós poderíamos simplesmente implementar NEMA 6-15 / 20 em cozinhas e forneça as tomadas de cozinha 240 V. Se a UL permitisse o 1500 W antes, eles permitiriam o 3000 W aqui. A voltagem é apenas 120 V do solo, mas com duas pernas; Disjuntores GFCI, vamos resolver o problema de choque da prateleira; e os mercados globais já estão estocados com equipamentos 240 V que serão conectados corretamente (eles têm um bom isolamento de terra neutra porque muitos plugues Euro não são polarizados). Honestamente, isso é tão elegante que não acredito que já não aconteceu.

É possível agora mesmo; qualquer pessoa com inclinação pode executar um circuito 240 V em sua cozinha e trazer eletrodomésticos Euro. Ainda não pegou, mas se Joanna, Esta casa velha ou algum influenciador do YouTube começou a fazê-lo, poderia!

Para revisar o básico

Existem várias ameaças contra o seu sistema elétrico:

• Sobrecargas simples causando superaquecimento e incêndio de fios ou dispositivos
• A corrente de arco flui (dentro dos limites do disjuntor), causando superaquecimento e incêndio
• Vazamento através de um ser humano causando choque e morte

Em ordem inversa,

• Até a 30 anos atrás, eles não tinham uma resposta para o último problema, e os 1940s-1960s eles forçaram aterramento como uma tentativa de resolvê-lo. Agora é claro que existe o GFCI, que lamenta profundamente o problema.
• O segundo problema tinha pouca solução até recentemente, e acho que tinha muito a ver com a limitação da corrente nos aparelhos. Agora é o AFCI, que normalmente é implementado como disjuntores porque isso oferece proteção sem custo extra para todos a fiação.
• Agora sobre a primeira edição.

Sobrecargas são um truque real, porque você não está apenas tentando proteger a fiação nas paredes, mas também os aparelhos que podem se conectar a ela.

Acho que esse é o problema com os disjuntores 20 A em pequenos aparelhos. Se a cafeteira tiver um curto interno, poderá causar um incêndio ao puxar o 30-40 A, mas não possuir condutância suficiente para acionar um disjuntor 50 A. É minha suposição que é por isso que todos os países optaram pelo 13-20 A para circuitos de derivação.

O simples fato é que vários circuitos não são tão caros. Eles eram mais baratos quando o GFCI não era necessário em todos eles, mas mesmo isso é facilmente contido se você instalar um subpainel e colocar a proteção GFCI no subpainel. E se a América quisesse "levar a sério", eles sempre poderiam mudar para os aparelhos 240 V. Você pode agora; O código não proíbe os circuitos 240 V / NEMA 6, exige apenas que certos circuitos sejam 120 V.

Enquanto você está certo de que alguns miliamperes podem matar, os disjuntores são para proteger o fio e a casa contra incêndios, não para proteger contra choques elétricos. Esse é o trabalho de um sistema GFCI, se exigido pelo código do aplicativo.

Um receptáculo residencial "padrão" é classificado para 15A ou 20A. Para circuitos de maior capacidade, você deve usar um receptáculo diferente, classificado para a carga mais alta. Nesse caso, você pode usar um disjuntor de tamanho apropriado para combinar com a fiação e o receptáculo. Por exemplo, você pode ter um circuito e um receptáculo 30A para um dispositivo. Isso pode usar algo como isto:

Receptáculo 30A - Inviolável

ou isto:

Outro receptáculo 30A (120V)

Quanto ao "PORQUÊ" do que o código prescreveu, eles não escolheram divulgar tudo o que foi necessário para tomar suas decisões. Mas o código evoluiu com o tempo, à medida que os problemas se apresentaram e novas tecnologias foram desenvolvidas. Obviamente, nos primeiros dias da energia elétrica, não havia regulamentos e a segurança era pouco preocupante. À medida que a adoção avançava, havia a necessidade de regular e padronizar. À medida que os usos da energia elétrica se expandiam, a maneira como as casas eram conectadas se mostrou inadequada. Lembre-se disso?:

Tomada Sobrecarregada de História de Natal

Infelizmente, isso era muito comum naquela época. Portanto, o código adotou requisitos para incluir MAIS tomadas em casa, especialmente em locais como a cozinha, onde foram utilizados mais aparelhos elétricos portáteis.

Por que eles escolheram as tomadas 15A ou 20A vs. 30, 40, 50 ou mesmo 100A? Tenho certeza de que tudo se resume ao que era necessário para aparelhos "típicos" conectados a uma tomada residencial. Sério, com que frequência você precisa de uma tomada 50A na sua sala de estar? Eu nunca precisei disso, mas na minha oficina precisava de um soldador. Então eu instalei uma tomada especial apenas para o soldador.

Resumindo, isso evoluiu com o tempo e o código refletia muito do que já era de uso comum, com (esperançosamente) um olhar voltado para o futuro.

Duvido que você possa obter uma visão muito mais profunda, a menos que tenhamos notícias de alguém que tenha participado do comitê de criação de código.

Espero que isso ajude ... Quanto ao que veio primeiro, a tomada 20A ou o código 20A, tenho certeza de que a própria saída é anterior ao código.