به هر پریز چند دستگاه میتوانیم متصل کنیم؟
ظرفیت واقعی یک پریز برق چقدر است؟ پاسخ به این سؤال، عددی کمتر از آنچه تصور میکنیم است و بر اساس اصول حیاتی محاسبه میشود که اغلب نادیده گرفته میشود.
تصور کنید در یک شب سرد زمستانی، بخاریبرقی را روشن کردهاید و همزمان، کتریبرقی برای یک چای داغ در حال جوشیدن است و شارژر موبایل و لپتاپ هم به همان سهراهی کنار تخت متصل هستند. همه چیز آرام و تحت کنترل به نظر میرسد، اما در پشت آن قاب پلاستیکی سفیدرنگ روی دیوار، قوانین فیزیک و محدودیتهای مهندسی در جریاناند. این سؤال که «چند وسیله میتوانم به این پریز وصل کنم؟» که اغلب به سادگی از کنار آن میگذریم، در واقع دروازهای به دنیایی پیچیده از کدهای ایمنی، تحمل حرارتی سیمها و مرزهای ترمودینامیک است.
در نگاه اول، پریز برق تنها دو حفره ساده است که انرژی را به دستگاههای ما تحویل میدهد. اما ظرفیت واقعی آن نه تنها به تعداد دوشاخههایی که میتوانید در آن جای دهید، بلکه به آمپراژ فیوز مینیاتوری، ضخامت سیمهای توی دیوار و تحمل حرارتی اتصالات بستگی دارد. سازمانهای ایمنی جهانی، استانداردهای دقیقی را برای جلوگیری از فاجعه تدوین کردهاند؛ قوانینی که اگرچه با اعداد و ارقام آمریکایی نوشته شدهاند، اما اصول فیزیکی آنها در شبکه ۲۲۰ ولت ایران نیز با قاطعیت حکمفرماست.
قانون محدودیت بار برای استفاده مداوم یکی از همین قواعد حیاتی است که نادیدهگرفتن آن میتواند عواقبی فراتر از پریدن یک فیوز ساده داشته باشد.
برای درک اینکه چرا سیمکشی خانه گاهی اوقات تسلیم میشود، ابتدا باید تفاوت بنیادین شبکه برق ایران را با کشورهایی که بسیاری از این گزارشهای ایمنی از آنجا میآیند، بشناسیم. در ایران، ما روی ولتاژ استاندارد ۲۲۰ تا ۲۳۰ ولت سوار هستیم و این ولتاژ بالا، شمشیری دولبه است.
طبق قوانین فیزیک، میزان توان (وات) از حاصلضرب ولتاژ در جریان (آمپر) بهدست میآید. چون ولتاژ ما در ایران تقریباً دوبرابر ولتاژ خانگی آمریکاست، برای دریافت همان مقدار قدرت، به جریان کمتری نیاز داریم. اما این تصویر روی دیگری هم دارد. ولتاژ بالاتر، خطر شوک الکتریکی را افزایش میدهد و در صورت تماس مستقیم یا نقص عایق، عبور جریان از بدن انسان میتواند شدیدتر و خطرناکتر باشد. بنابراین هرچند از نظر گرمایش سیمها وضعیت بهتری داریم، الزامات ایمنی در برابر برقگرفتگی در شبکه ۲۲۰ ولت اهمیت بیشتری پیدا میکند.
در بسیاری از واحدهای مسکونی نوساز ایران، مدار پریزهای اتاقها و پذیرایی معمولاً با فیوز مینیاتوری ۱۶ آمپر محافظت میشود؛ اغلب از نوع منحنی C که برای مصارف عمومی خانگی مناسب است. همین عدد ۱۶، کلید حل معمای ظرفیت بهحساب میآید. (بااینحال، این یک قاعده قطعی برای همه ساختمانها نیست و در خانههای قدیمی یا اجراهای غیراستاندارد ممکن است با مقادیر متفاوتی روبهرو شویم.)
پریزهای مورداستفاده نیز عموماً از نوع C یا F (شوکو با اتصال زمین) هستند که از نظر طراحی، برای جریانهای نزدیک به این محدوده ساخته شدهاند. اما طراحیشدن برای یک جریان، به معنای تضمین امنیت در هر شرایطی نیست. استانداردهای بینالمللی همواره تأکید دارند که راحتی اتصال نباید ایمنی را قربانی کند.
بیایید محاسبه کنیم که یک پریز معمولی در خانههایمان چقدر زور دارد! اگر ولتاژ را ۲۲۰ ولت و فیوز را ۱۶ آمپر در نظر بگیریم، توان اسمی مدار برابر است با: ۲۲۰ ولت × ۱۶ آمپر = ۳۵۲۰ وات. البته روی کاغذ، شما میتوانید تا ۳۵۰۰ وات توان از یک خط پریز دریافت کنید. اما اینجاست که مهندسی برق وارد عمل میشود و ترمز را میکشد. این عدد حد اسمی و لحظهای مدار است، نه توان ایمن برای کار مداوم.
طبق اصلی به نام «قانون ایمنی ۸۰ درصد» که در کدهای ایمنی برق ذکر شده، برای بارهایی که قرار است بیش از ۳ ساعت روشن بمانند، مانند بخاریبرقی در شب یا کولر در تابستان، شما نباید بیشتر از ۸۰ درصد ظرفیت فیوز را اشغال کنید. چرا؟ برای جلوگیری از خستگی حرارتی تجهیزات و پریدنهای بیدلیل فیوز. بنابراین، حد ایمن واقعی برای استفاده مداوم در ایران حدود ۲۸۰۰ وات است (۳۵۲۰ × ۰٫۸). اگر مجموع مصرف دستگاههای متصل به یک مسیر سیمکشی از ۲۸۰۰ وات فراتر رود، شما وارد منطقه زرد شدهاید؛ جایی که حتی اگر فیوز نپرد، سیمهای داخل دیوار شروع به گرمشدن میکنند و عایق آنها بهمرورزمان خشک و شکننده میشود.
مشکل اصلی در خانهها معمولاً خود پریز دیواری نیست، بلکه واسطهها هستند. بازار پر است از سهراهیها و چندراهیهایی که کیفیت ساخت متفاوتی دارند و اینجا نکتهی مهم به عدم تطابق ظرفیتها برمیگردد: درحالیکه مدار پریز ممکن است برای ۱۶ آمپر طراحی شده باشد، بسیاری از سهراهیهای رایج بازار تنها برای ۱۰ آمپر ساخته شدهاند و از سیمهایی با سطح مقطع کمتر استفاده میکنند.
وقتی شما یک دستگاه پرقدرت مثل بخاریبرقی ۲۰۰۰ واتی را کنار یک اتوی ۱۵۰۰ واتی به چنین سهراهی ضعیفی وصل میکنید، مجموع جریان عبوری از سیمِ سهراهی از حد تحمل آن فراتر میرود، درحالیکه هنوز به آستانه پریدن فیوز اصلی (۱۶ آمپر) نرسیده است. در این سناریوی خطرناک، سهراهی تبدیل به ضعیفترین حلقه زنجیر میشود و قبل از اینکه فیوز خانه خبردار شود، شروع به ذوبشدن و آتشگرفتن میکند. استاندارد UL 498 دقیقاً برای پیشگیری از چنین افزایش دماهایی تدوین شده، اما در محصولات غیراستاندارد، این آزمونها نادیده گرفته میشوند.
یکی از اشتباهاتی که مردم در استفاده از وسایل برقی مرتکب میشوند، این است که تمام دوشاخهها را یکسان تصور میکنند. ولی برخی لوازمخانگی به دلیل اشتهای سیریناپذیرشان برای انرژی یا ماهیت عملکردشان، بهتر است از یک پریز اختصاصی استفاده کنند و آن را با وسیله دیگری شریک نشوند! برای مثال به لیست زیر توجه کنید:
بخاریبرقی: این دستگاهها قاتل خاموش سهراهیها هستند. یک بخاریبرقی بزرگ میتواند بهتنهایی تا ۲۵۰۰ وات مصرف کند که تقریباً تمام ظرفیت ایمن یک خط را پر میکند. ماهیت بار آنها «پیوسته» است، یعنی برای ساعتها با حداکثر توان کار میکنند و فرصتی برای خنکشدن به سیمها نمیدهند. اتصال آنها به سهراهی، خطر ذوبشدن سیمرابط را بهشدت افزایش میدهد.
کولرگازی: حتی مدلهای کممصرف و اینورتردار، در لحظه روشنشدن کمپرسور (استارت)، جریانی لحظهای میکشند که میتواند چندین برابر مصرف عادی باشد. این شوک ناگهانی میتواند در اتصالات سستِ یک چندراهی باعث ایجاد جرقه یا قوس الکتریکی شود.
ماشین لباسشویی و ظرفشویی: این دستگاهها شاید در ظاهر آرام باشند، اما در لحظه روشنشدن المنت برای گرمکردن آب، مصرفشان ناگهان به بالای ۲۰۰۰ وات میرسد. این جهش مصرف، اگر با دستگاه دیگری همزمان شود، قطعاً دردسرساز خواهد بود.
سشوار و اتو: این ابزارهای کوچک اما پرقدرت، حرارت تولید میکنند. المنتهای حرارتی آنها مقاومت الکتریکی بالایی دارند و جریان زیادی میطلبند. استفاده همزمان سشوار و بخاریبرقی روی یک مسیر، در بهترین حالت راه را برای پریدن فیوز باز میکند یا به سیمکشی آسیب میزند.
بسیاری از مردم به هر دستگاهی که چند خانه دارد و چراغهای سبز و قرمز روی آن چشمک میزند، «محافظ» میگویند. اما شاید بهتر باشد تفاوت فنی آنها را درک کنیم. اکثر محافظهای موجود در بازار، محافظ ولتاژ هستند و کارشان این است که در صورت بالارفتن ولتاژ (مثلاً بالای ۲۵۵ ولت) یا پایین آمدن آن (زیر ۱۷۵ ولت)، برق را قطع کنند. این ویژگی برای محافظت از برد الکترونیکی یخچال و تلویزیون عالی است، اما این نکته بزرگ را فراموش نکنید: این دستگاهها معمولاً هیچ حفاظتی در برابر اضافهبار (آمپر بالا) ندارند. یعنی اگر شما به محافظ یخچالتان، یک بخاریبرقی هم وصل کنید، محافظ هیچ اعتراضی نمیکند و برق را قطع نخواهد کرد، تا زمانی که سیمهای داخلی خودش یا سیمکشی دیوار بسوزد. هرگز محافظ برق را با فیوز اشتباه نگیرید.
یکی از عادات خطرناک در محیطهای اداری و پشت میز تلویزیونها، اتصال متوالی چندراهیها به یکدیگر است. شاید برای رساندن برق به نقاط دورتر راهحلی هوشمندانه به نظر برسد، اما از نظر استانداردهای ایمنی مانند OSHA، تخلف محسوب میشود. اتصال سهراهی به سهراهی دیگر، باعث تجمع مقاومت و تمرکز حرارت خطرناک روی دوشاخه اول میشود.
مشکل اتصال چندراهیها به هم، تجمع مقاومت است. هر نقطه اتصال دوشاخه به پریز مقدار اندکی مقاومت الکتریکی در مسیر جریان ایجاد میکند. وقتی شما سه چندراهی را پشتسرهم وصل میکنید، جریانی که دستگاههای انتهایی میکشند، باید از تمام اتصالات قبلی عبور کند. این امر باعث میشود که بار حرارتی کل بر روی دوشاخه اولین چندراهی که به دیوار متصل است، متمرکز شود. نتیجه اغلب با سیاهشدن پریز دیوار یا ذوبشدن دوشاخه اول دیده میشود و خطر آتشسوزی هم وجود دارد، درحالیکه کاربر در انتهای زنجیره هیچ مشکلی را حس نمیکند.
در سوی دیگر طیف مصرف، سناریویی کاملاً متفاوت وجود دارد: میز کار مدرن یا میز تلویزیون. اینجا با دستگاههای پرمصرفی مثل بخاری طرف نیستیم، بلکه با لشکری از مصرفکنندگان کوچک سروکار داریم. لپتاپ، دو مانیتور، شارژر موبایل، مودم، اسپیکر و چراغمطالعه که همگی به یک چندراهی هشتخانه هجوم آوردهاند. آیا این تصویر شلوغ و درهمپیچیده، خطرناک است؟ احتمالاً خیر. برای درک این موضوع، باید به برچسبهای فنی آداپتورهایتان نگاه کنید. بیایید جمعبندی نسبتاً بدبینانهای از میز کاری سنگین انجام دهیم:
لپتاپ میانرده: حدود ۶۵ وات (لپتاپهای گیمینگ سنگین ممکن است تا ۲۰۰ وات هم بروند)
مانیتور ۲۴ اینچ LED: حدود ۳۰ وات
شارژر موبایل فستشارژ: حدود ۲۵ وات
مودم اینترنت: ۱۲ وات
کنسول بازی (در حالت اجرا): حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ وات
تلویزیون LED بزرگ: حدود ۱۰۰ وات
اگر همه این دستگاهها را همزمان روشن کنید، مجموع مصرف به چندصد وات میرسد. به یاد دارید که سقف مجاز ما ۲۸۰۰ وات بود؟ این یعنی شما از نظر تئوری میتوانید چند دستگاه از این تجهیزات را به یک پریز ۱۶ آمپر وصل کنید و سیستم برق خانه حتی خم به ابرو نیاورد.
در دنیای مدارهای الکترونیکی مدرن، این وسایل «ریزهخوار» محسوب میشوند. پس خطر کجا و چه زمانی ظاهر میشود؟ اگرچه آمپراژ مشکلی ایجاد نمیکند، اما در اینجا با ریسک دیگری مواجهیم: هندسه و حرارت موضعی. تراکم آداپتورها: آداپتورهای لپتاپ و شارژرها در حین کار گرم میشوند. وقتی شما پنج یا شش آداپتور بزرگ را کنار هم روی یک چندراهی فشرده میچینید، فضایی برای تهویه هوا باقی نمیماند. این حرارت متمرکز میتواند به بدنه پلاستیکی چندراهی آسیب بزند.