Ich ersetze eine Steckdose in meiner Wohnung. Es hat die Standard-vier Drähte, wobei einer der beiden Rottöne zu einem nahe gelegenen Kippschalter führt.

Ich mache mir Sorgen, denn wenn der Kippschalter ausgeschaltet ist, messe ich 16 V zwischen einem der roten Drähte und einem weißen. (Der andere rote Draht misst immer 0 V, also gehe ich davon aus, dass er zu nichts führt.)

Ich möchte das Rot nicht verkabeln, wenn es bei 16 V liegt, wenn es ausgeschaltet sein soll. Irgendwelche Ideen, warum das passiert oder was ich tun kann? Oder ist 16 ausreichend nahe bei 0?

Die 16 V sind wahrscheinlich eine induzierte / Streu- / Phantomspannung. Diese Stromleitung "empfängt" eine Spannung wie ein Radio, da sie zusammen mit einem stromführenden Kabel (~ 120-130 V) gebündelt ist. Das andere rote Kabel kann irgendwo mit Masse (oder Neutralleiter) verbunden sein, so dass es bei ~ 0 V gehalten wird.

Wenn meine Annahme, dass es sich um eine Phantomspannung handelt, zutrifft, können die 16 V keine Geräte mit Strom versorgen und können als sicher angesehen werden. Dies wird hauptsächlich durch die Kapazität zwischen den beiden Drähten verursacht. Wenn Sie das Multimeter an das System anschließen, erstellen Sie einen Strompfad zwischen dem "offenen" Kabel und dem Neutralleiter. Der Wechselstrom kann dann zwischen den Drähten fließen (Wechselstrom fließt durch Kondensatoren) und dann durch das Multimeter (das eine endliche Eingangsimpedanz hat). Der durch Ihr Multimeter fließende Strom bestimmt die Spannung, die Sie messen.

Sie sollten sich ansehen, wie der Schalter verdrahtet ist, um die Schaltung vollständig zu verstehen, bevor Sie die Steckdose austauschen. Denken Sie auch daran, dass der Schalter die Leitung (~ 120 V) und nicht den Neutralleiter anschließen / trennen sollte. Der Neutralleiter und die Erdung sollten immer an die Steckdose angeschlossen (und nicht geschaltet) sein.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden, ist die Verwendung eines Voltmeters mit niedriger Eingangsimpedanz. Moderne digitale Voltmeter haben normalerweise Eingangsimpedanzen von etwa 10 MΩ. Bei Verwendung eines Messgeräts mit einer Eingangsimpedanz von weniger als 500 kΩ wird das nicht angeschlossene Kabel so stark belastet, dass keine wesentliche Phantomspannung entstehen kann. Das Hinzufügen eines Widerstands von 500 kΩ - 1 MΩ parallel zum Eingang Ihres Voltmeters wäre ein vernünftiger Weg, um die Phantomspannungen zu zerstreuen (achten Sie jedoch darauf, dass Sie sich innerhalb der Nennleistung des Widerstands befinden, Leistung = V ^ 2 / R).

Alte analoge Voltmeter haben oft eine ausreichend niedrige Eingangsimpedanz, um die Phantomspannung nicht messen zu können. Es gibt auch einige moderne Digitalmultimeter, die so niedrig ausgelegt sind, dass die Phantomspannungen nicht gemessen werden können. Diese Multimeter verwenden häufig PTC-Thermistoren parallel zu ihrem Eingang.

Laborexperiment

Als Beispiel habe ich ungefähr 1 Meter NM 12/2-Kabel ähnlich wie in Ihrer Situation angeschlossen. Ich habe den Neutralleiter und die Leitung an die beiden äußeren Leiter des NM-Kabels angeschlossen und den Boden schwebend gelassen. Ich habe 31 V zwischen Neutralleiter und Erdungskabel gemessen:

Theoretische Berechnung

Hier ist eine Beispielberechnung (mit vielen Vereinfachungen, Worst-Case-Szenario usw.), die zeigt, dass dieses "Phantom" ziemlich groß sein kann und in Matlab-Code geschrieben ist. Es wird davon ausgegangen, dass sich der "rote" Stecker zwischen dem "heißen" und dem geerdeten Kabel befindet, dass Sie ein 12-Gauge-Kabel verwenden, 19 mil Isolierung an jedem Kabel, eine Dielektrizitätskonstante von PVC, eine Eingangsimpedanz Ihres Multimeters von 10 Mohm und keine induktive Kopplung (nur kapazitive Kopplung). Es verwendet die Kapazitätsformel auf Wikipedia für ein Paar paralleler Drähte. Die angenommene Drahtlänge beträgt einen Meter. Das Ergebnis ist, dass Sie eine Phantomspannung von 33,4 V sehen, ähnlich wie ich sie im "echten Leben" gemessen habe. Dies zeigt, dass 16 V eine "vernünftige" Phantomspannung ist, die mit modernen Voltmetern mit hoher Eingangsimpedanz gemessen werden kann.

Diese Berechnung basiert auf der Annahme, dass Ihr 12/3-Kabel ungefähr so ​​aussieht:

Dies würde eine Spannungsteilerschaltung erzeugen (unter der Annahme, dass keine induktive Kopplung vorliegt), wie folgt:

Die Phantomspannung ist die Spannung über Rmm (auf der rechten Seite des Diagramms). Für Wechselstromkreise können komplexe Zahlen verwendet werden, um die Impedanz jedes Elements in der Schaltung darzustellen. Die Impedanz eines Kondensators beträgt 1 / (jωC). Wikipedia bietet weitere Informationen zu Spannungsteilern. Die Größe der Ausgangsspannung entspricht der eines Multimeters, und seine Phase kann verworfen werden.

% 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);

Überprüfen Sie den Erdungskreis im Gebäude / Haus. Überprüfen Sie die Integrität und die Verbindung. Wenn alle in Ordnung sind, überprüfen Sie die Verkabelung bis zu dem Punkt, an dem die 16 Volt angezeigt werden.

Wenn ein Teil der Verkabelung zu alt ist, hat sich das Dielektrikum (Isolierung) möglicherweise so stark verschlechtert, dass es nicht vollständig blank ist (und daher kann eine Entladung mit den bösen Konsequenzen auftreten, die wir alle kennen), sondern bis zu einem Punkt, an dem Induktionsstrom (genau wie bei einem Transformator) kann auftreten, obwohl ein Schalter den Rest des Stromkreises unterbricht. Wenn Sie solche Segmente gefunden haben, isolieren Sie sie, indem Sie sie an beiden Seiten abschneiden und dann einen parallelen Pfad mit einem guten Leiter anlegen, der isoliert wird. Ihr Problem sollte behoben sein.