16 V jest prawdopodobnie napięciem indukowanym / błądzącym / fantomowym. Ta linia energetyczna „odbiera” napięcie tak jak radio, ponieważ jest wiązane razem z przewodem pod napięciem (~ 120-130 V). Drugi czerwony przewód może być gdzieś podłączony do uziemienia (lub neutralnego), aby utrzymywał napięcie ~ 0 V.
Jeśli moje założenie, że jest to napięcie fantomowe, jest prawdą, 16 V nie byłoby w stanie zasilać żadnych urządzeń i można je uznać za bezpieczne. Jest to głównie spowodowane pojemnością między dwoma przewodami. Po podłączeniu multimetru do systemu tworzona jest bieżąca ścieżka między „otwartym” przewodem a punktem zerowym. Prąd prądu przemiennego może następnie przepływać między przewodami (prąd przemienny przechodzi przez kondensatory), a następnie przez multimetr (który ma skończoną impedancję wejściową). Prąd przepływający przez multimetr determinuje mierzone napięcie.
Przed wymianą gniazdka elektrycznego warto przyjrzeć się okablowaniu przełącznika, aby w pełni zrozumieć obwód. Pamiętaj również, że przełącznik powinien łączyć / odłączać LINIĘ (~ 120 V), a nie przewód neutralny. Punkt zerowy i uziemienie powinny być zawsze podłączone do gniazdka (i odłączone).
Jednym ze sposobów uniknięcia tego problemu jest użycie woltomierza o niskiej impedancji wejściowej. Nowoczesne woltomierze cyfrowe mają zwykle impedancję wejściową około 10 MΩ. Użycie miernika o impedancji wejściowej mniejszej niż 500 kΩ obciąży niepodłączony przewód na tyle, że nie będzie w stanie wytworzyć znacznego napięcia fantomowego. Dodanie rezystora 500 kΩ - 1MΩ równolegle z wejściem woltomierza byłoby rozsądnym sposobem na rozproszenie napięć fantomowych (ale uważaj, aby mieścić się w zakresie mocy rezystora, moc = V ^ 2 / R).
Stare woltomierze analogowe często mają wystarczająco niską impedancję wejściową, aby nie były w stanie zmierzyć napięcia fantomowego. Ponadto istnieje kilka nowoczesnych multimetrów cyfrowych, które zostały zaprojektowane tak, aby miały wystarczająco niskie impedancje wejściowe, aby nie można było zmierzyć napięcia fantomowego. Te multimetry często używają termistorów PTC równolegle z ich wejściem.
Eksperyment laboratoryjny
Jako przykład podłączyłem około 1 metra kabla NM 12/2 w sposób podobny do twojej sytuacji. Podłączyłem przewód neutralny i linię do dwóch zewnętrznych przewodów kabla NM, i pozostawiłem podłoże pływające. Zmierzyłem 31 V między przewodem neutralnym a przewodem uziemiającym:
Obliczenia teoretyczne
Oto przykładowe obliczenie (z wieloma uproszczeniami, najgorszym scenariuszem itp.), Pokazujące, że ten „fantom” może być dość duży, zapisany w kodzie Matlaba. Zakłada się, że „czerwone” złącze znajduje się między „gorącymi” a uziemionymi przewodami, że używasz drutu o przekroju 12, 19 mil izolacji na każdym przewodzie, stałej dielektrycznej PVC, impedancja wejściowa multimetru wynosi 10 Mohm, a brak sprzężenia indukcyjnego (tylko sprzężenie pojemnościowe). Wykorzystuje formułę pojemności na Wikipedii dla pary równoległych drutów. Zakładana długość drutu wynosi jeden metr. W rezultacie widzisz napięcie fantomowe 33,4 V, podobne do tego, które zmierzyłem w „prawdziwym życiu”. To pokazuje, że 16 V to „rozsądne” napięcie fantomowe, które można zmierzyć za pomocą nowoczesnych woltomierzy o wysokiej impedancji wejściowej.
Obliczenia te opierają się na założeniu, że Twój kabel 12/3 wygląda mniej więcej tak:
Spowodowałoby to wytworzenie obwodu dzielnika napięcia (przy założeniu braku sprzężenia indukcyjnego), na przykład:
Napięcie fantomowe to napięcie w poprzek Rmm (po prawej stronie schematu). W przypadku obwodów prądu przemiennego można użyć liczb zespolonych do przedstawienia impedancji każdego elementu w obwodzie. Impedancja kondensatora wynosi 1 / (jωC). Wikipedia ma więcej informacji na temat dzielników napięcia. Wielkość napięcia wyjściowego zmierzy multimetr, a jego fazę można odrzucić.
% 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);