Штепсельные соединители (от нем. Stöpsel — пробка) — это приспособления для разъёмного подключения электроприборов к электрической сети. Штепсельное соединение состоит из двух частей: розетки и вилки.
Штепсельная розетка — часть соединителя, к которому подводится электрическая энергия от источника. Русское название происходит от распространённого украшения. Для предотвращения контакта с посторонними предметами розетка исполняется как гнездовой разъём.
Штепсельная вилка — часть соединителя для подключения потребителя электроэнергии к розетке. Электрические контакты вилки обычно имеют форму штырей, которые придают ей некоторое сходство со столовой вилкой, отчего и произошло русское название. Может соединяться с электроприбором гибким кабелем (шнуром), либо быть неподвижно закреплённой на нём.
Изначально электричество в домашнем хозяйстве использовалось преимущественно для освещения. В то время бытовые электроприборы обычно включали в патроны ламп. Несомненно, такое подключение было неудобно и небезопасно, поэтому требовалась разработка специальных разъёмов. В 1904 году розетку и вилку запатентовал Харви Хаббелл (Harvey Hubbell)[1]. Другие производители приняли разъём Хаббелла и к 1915 году он стал широко распространён, хотя и в 1920х годах, и даже значительно позднее переходники для патронов Эдисона пользовались популярностью[2]. Хоть и нечасто, но такие переходники можно найти в продаже и сегодня.
Систему Schuko с заземлением изобрёл и запатентовал[3] в 1926 году Альберт Бюттнер (Albert Büttner). Когда необходимость заземления бытовых приборов стала очевидна, во многих промышленно развитых странах трёхпроводная система электропитания стала стандартом.
Широкое применение электричества в быту невозможно без разработки соответствующих стандартов. Стандартизация электроустановочных изделий позволяла сделать использование электричества более безопасным, приборы — более надёжными, недорогими и массовыми. Однако нередко стандарты в разных странах разрабатывались независимо друг от друга, что привело к их большому разнообразию и несовместимости друг с другом. Некоторые стандарты не получали широкого распространения и исчезали. В результате влияния экономических и политических факторов некоторые страны меняли свои стандарты. Гостиницы и аэропорты для удобства путешествующих могут иметь розетки иностранных стандартов. В некоторых странах могут одновременно использоваться несколько стандартов подключения, напряжения и частоты, что нередко приводит к проблемам.
В последние годы многие страны согласовали между собой немногие стандарты де факто, которые стали формально официальными национальными стандартами, хотя во многих странах до сих пор используются разъёмы устаревших типов. В некоторых зданиях имеется проводка, которая используется уже около века, которая проводилась до введения современных стандартов.
Предпринимались шаги по объединению стандартов разных стран. Например, вилка CEE 7/7 принята в некоторых европейских странах и является совместимой с типами розеток E и F, в то время как неполяризованная вилка CEE 7/16 (Евровилка) совместима с розетками на большей части континентальной Европы, бывшего СССР и во многих других странах. Предложен стандарт IEC 60906-1, как общий стандарт для всех 230-вольтовых вилок и розеток по всему миру, но пока он принят лишь в Бразилии[4].
Многие производители электроприборов, таких как персональные компьютеры и бытовая электроника, приняли на вооружение практику использования сменного шнура, подключаемого, к разъёмам IEC. Для каждой страны прибор комплектуется разным шнуром, в то время как остальные части остаются неизменными. Для выбора стандартов напряжения и частоты устанавливается переключатель, либо прибор рассчитывается для эксплуатации в широком диапазоне напряжений сети, что стало возможно с применением импульсных источников питания. Практическая выгода такого подхода — в упрощении сертификации, а также в выпуске одного устройства, вместо нескольких под каждый стандарт.
В мире наиболее распространены два основных стандарта напряжения и частоты. Один из них — американский стандарт 110—127 Вольт 60 Герц, совместно с вилками A и B. Другой стандарт — европейский, 220—240 Вольт 50 Герц, вилки типов C — M.
Большинство стран приняли один из этих двух стандартов, хотя иногда встречаются переходные, или уникальные стандарты. На картах показано, в каких странах используются те или иные стандарты
Основные требования, предъявляемые к розеткам и вилкам[6][7][8]:
- Обеспечение надёжного контакта при допустимой величине тока. Недостаточно хороший контакт приводит к потере энергии и разогреву разъёма, что в свою очередь приводит к ускоренному износу, или даже пожару.
- Надёжная изоляция токоведущих частей друг от друга.
- Защита от прикосновения к токоведущим частям посторонними предметами, прежде всего пальцами, как при отключенной вилке, так и при неправильном подключении (например, когда вилка вставлена в розетку не до конца). Особенно это актуально для розеток, установленных в детских комнатах: в этом случае на розетке должны быть специальные шторки, чтобы исключить возможность вставить в розетку предмет, подходящий по размеру, например гвоздь.
- Защита от неправильного подключения: например, конструкция розетки должна исключать включение в неё только одного штыря вилки.
- Электроустановочные изделия должны изготавливаться из негорючих материалов.
Также кроме этих требований могут предъявляться и другие:
- Поляризация. Хотя для однофазного переменного тока сама по себе полярность подключения не имеет значения, иногда применяются поляризованные вилки и розетки, которые имеют смысл при наличии фазного и нулевого провода в сочетании с однополюсным выключателем. При применении однополюсного выключателя его ставят так, чтобы он разрывал фазный провод, а случайное прикосновение к нулевому проводу обычно менее опасно. Если применяется двухполюсный выключатель, то поляризация вилки и розетки не имеет смысла.
- Подключение заземления. Приборы I класса защиты требуют обязательного подключения защитного заземления.
- Защита от перегрузок по току. При некоторых схемах разводки предохранитель или автоматический выключатель в щите может вовремя не отреагировать на короткое замыкание в шнуре прибора.
- «Защита от дурака» — например от подключения прибора, рассчитанного на напряжение 110В в сеть 220В.
- Соблюдение порядка подключения контактов. Прежде всего это касается заземляющего контакта в трёхконтактных розетках.
- Безопасность в случае повреждения разъёма. В случае обрыва заземляющий провод должен отсоединяться в последнюю очередь, а в поляризованных разъёмах, например BS 1363, есть требование к обрыву фазного и нейтрального провода.
- Эстетическое восприятие: для некоторых покупателей электроустановочных изделий важен внешний вид розетки.
|
