Diese Steckdosenleiste ist ein Feueranzünder

Dec 29, 2023

Vor ein paar Wochen brauchte ich eine Steckdosenleiste in meinem Heimbüro. Die betreffende Steckdose befindet sich hinter einem Aktenschrank und benötigt daher einen flachen Stecker. Ich bin auf Amazon gesprungen, um einen Überspannungsschutzstreifen zu kaufen. Da sind mir Streifen mit rotierenden Steckern aufgefallen. Ich hatte schon immer Bedenken wegen solcher Stecker, obwohl ich nie genau sagen konnte, warum. Als ich mir die Rezensionen zu diesem speziellen Stecker ansah, stieß ich auf einige beängstigende Probleme. Fotos von geschmolzenen Steckern, geschmolzenen Steckdosen und Rufen nach „Brandgefahr“. Also tat ich, was jeder verrückte Hacker tun würde – kaufte zwei Steckdosenleisten. Eines mit einem festen, rechtwinkligen Stecker zur Verwendung in meinem Büro und eines mit einem drehbaren Stecker zum Zerlegen.

Überspannungsschutz, Steckdosenleisten, Steckdosenleisten – sie haben viele Namen. Underwriter's Laboratories (UL) nennt sie „Relocatable Power Taps“. Sie haben alle mehrere Steckdosen, die meisten verfügen über eine Art Schutzschalter im Inneren und einige verfügen über Schaltkreise zur Überspannungsunterdrückung. Dies sind einige der am häufigsten im modernen Zuhause zu findenden Geräte. Viele unserer Häuser wurden entworfen und gebaut, bevor es Surround-Sound, Kabelboxen, Computer, Modems, Handy-Ladegeräte, Tablet-Ladegeräte und all unsere anderen modernen Annehmlichkeiten gab. Es gab nicht so viele elektrische Verbraucher, daher verfügten die Häuser nicht über viele Steckdosen. Steckdosenleisten lösen dieses Problem.

Nach ein paar Tagen hatte ich meine Streifen in der Hand. Ich habe erwartet, dass sich der Stecker einmal dreht – vielleicht um 270 Grad. Das würde darauf hinweisen, dass es Drähte gab, die den rotierenden Kopf mit dem Rest des Steckers verbanden. Nicht so – dieser Stecker drehte sich den ganzen Tag lang im Kreis.

Der Stecker lässt sich um 360 Grad drehen, ermöglicht aber dennoch, dass die Strom-, Neutral- und Erdungskabel angeschlossen bleiben. Dies geschieht mit Hilfe von Schleifringen. Schleifringe sind Geräte, die ein oder mehrere elektrische Signale über ein Drehgelenk übertragen. Große Schleifringe können 100 oder mehr separate Stromkreise transportieren. Die meisten Lichtmaschinen für Autos verwenden Schleifringe, um den Rotor mit Gleichstrom-Erregerstrom zu versorgen. Mechanisch sind sie eng mit Kommutatoren verwandt, die zur Energieübertragung auf Gleichstrommotoren dienen. Der Unterschied besteht darin, dass ein einzelner Schleifring eine einzelne Verbindung darstellt, während ein Kommutator ein Schaltgerät ist – in einem Motor kommutiert er den Strom zu einer von mehreren Spulen. Verpackte Schleifringe waren früher teure und schwer zu findende Artikel. Dank der Globalisierung können Sie sie bei Amazon abholen. Ein Schleifring mit zwölf Schaltkreisen kostet 9,99 $ und wird an Ihre Haustür geliefert.

Die Sache mit Schleifringen ist, dass es sich um mechanische Geräte handelt. Sie verschleißen, sie können zerbrechen und die zwischen ihnen hergestellten Verbindungen können unterbrochen werden. Wenn Sie einen Stromkreis über einen Schleifring mit Strom versorgen, ist es eine gute Idee, den Stromversorgungsstromkreis nach dem Ring zu platzieren und genügend Kapazität vorzusehen, um alle intermittierenden Verbindungen aufzufangen. Ich habe gesehen, dass ältere FPGA-Chips aufgrund von Spannungsspitzen, die durch einen defekten Schleifring verursacht wurden, so stark einklinkten und sich so stark erhitzten, dass sie sich von der Leiterplatte lösten.

Ich wusste, dass ich diesen Stecker abreißen würde, aber Belkin gab mir zahlreiche Informationen, bevor ich meinen Schraubenzieher hervorholte. Auf dem Stecker selbst war PATENTED USA 5,775,921 aufgedruckt. Der Erfinder dieses speziellen rotierenden Steckerdesigns ist Jonie Chou, und Belkin hat das Patent lizenziert. Belkin besitzt auch eigene Patente auf ähnliche Geräte, von denen die meisten von John Wadsworth erfunden wurden. Tatsächlich gibt es 17 Verweise auf Jonie Chous Patent von Belkin übertragenen Patenten. Man kann mit Sicherheit sagen, dass Belkin stark in rotierende Stecker und Steckdosen investiert.

Ich behielt das Patent von '921 in der Nähe, während ich den rotierenden Stecker selbst abriss. Die 4 Schrauben ließen sich leicht entfernen. Der Stecker ging jedoch nicht auseinander. Es wurde geklebt oder ultraschallgeschweißt. Ich musste es mit einer Universalmesserklinge als Keil auseinanderhebeln. Der Aufbau des Steckers folgt weitgehend der Abbildung 1 im Patent. Federn halten die beiden Ringe an Ort und Stelle: Nummer 5 für Neutral und 6 für Masse. Heiß ist eine Welle am Steckerende, die sich in einer Hülse am Kabelende dreht. Die neutrale Seite hat eine winzige Kontaktfläche am Schleifring – ich habe sie mit 2,24 mm x 1,24 mm gemessen. Die Ringe selbst sind 0,7 mm dick. Vergleicht man die Konstruktion mit den Fehlerfotos aus den Amazon-Rezensionen, ergibt sich ein ziemlich klares Bild. Der neutrale Schleifring bildet eine Widerstandsverbindung. Dadurch entsteht Hitze, der Kunststoff wird weicher und es kommt schließlich zu Lichtbögen, wenn die Verbindungen versagen. Der Erdungsleiter sollte den Neutralleiter unterstützen, jedoch nur, wenn die Verbindung vollständig ausfällt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kunststoff bereits weich. Ich wäre gespannt, wie viele Menschen Probleme haben, diese Geräte mit FI-Steckdosen (FI) zu verwenden.

Wie kommt es dazu? Lassen Sie uns die Zahlen mit einer Schreibtischlampe berechnen. Der Einfachheit halber verwenden wir eine 60-W-Glühbirne. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass 60 W bei 120 V 0,5 A sind. Der Widerstand der Glühbirne beträgt etwa 240 Ω. Normalerweise ist der Spannungsabfall über der Verkabelung relativ gering. Angenommen, der Widerstand am Schleifring beträgt 10 Ω. Jetzt haben wir einen Gesamtwiderstand von 250 Ω. Der Strom sinkt auf 0,48 A und die Leistung auf 57,6 W.

Über diese 10-Ω-Last fallen nun 4,8 V und 2,3 W Leistung ab. Das hört sich nicht nach viel an, aber wohin geht die Hitze? Die Schleifringe erhitzen sich. Ein Teil der Wärme wird von den Drähten abgeführt, aber nicht die gesamte. Der Rest wird in den Kunststoff geschüttet, der dann weicher wird. Der weich werdende Kunststoff lässt alles in Bewegung kommen. Die Schleifringe und Kontakte gleiten auseinander. Die Steckerblätter befinden sich in seltsamen Winkeln. Schließlich beginnt die Verbindung zu brechen. Zwischen den Kontakten entstehen einige Mikrometer Raum, der bei 120 V leicht zum Überschlag führen kann. Es entsteht ein Lichtbogen, der mehr Wärme in das System abgibt und eine Zündquelle darstellt. Von hier aus passieren zwei Dinge: Der weiche, verkohlte Kunststoff bewegt sich so weit, dass die Verbindung unterbrochen wird, oder es fängt Feuer.

Das Merkwürdige daran ist, dass Belkin über das Problem Bescheid weiß. Im Jahr 2009 rief Belkin 68.700 Überspannungsschutzgeräte mit drehbaren Steckern zurück. Die problematischen Geräte wurden alle im Jahr 2003 hergestellt. Was auch immer die Herstellungsprobleme waren, sie wurden zur Zufriedenheit von Belkin behoben, und das Unternehmen stellt immer noch rotierende Stecker her. Insbesondere mein Gerät hatte das Herstellungsdatum Juni 2017.

Die Probleme bestehen jedoch weiterhin. Bilder von geschmolzenen Zündkerzen finden sich überall auf den Amazon-Rezensionsseiten – und nicht nur auf den Rückrufgeräten. Es handelt sich um Neugeräte, die dieses Jahr gekauft wurden. Dem Consumer Product Safety Board liegen fünf Berichte über ausgefallene Belkin-Überspannungsschutzgeräte vor. Im September untersuchte eine Nachrichtensendung in Houston Probleme mit einem ausgefallenen Überspannungsschutzgerät, kam aber bei Belkin nicht weit – dieser Fall scheint jedoch einer von vielen zu sein defekte Überspannungsschutzplatine, nicht der Stecker selbst.

Bei alledem ist es wichtig zu beachten, dass das Belkin-Gerät und sein Stecker bei Underwriters Laboratories (UL) gelistet sind, sodass die Geräte von mindestens einem Labor getestet und für sicher befunden wurden. Obwohl Hackaday keine Ausfallstatistiken für dieses spezielle Modell hat, könnte es sich für UL lohnen, einen zweiten Blick auf das Design zu werfen.

So etwas kann bei jeder Verbindung passieren. Der Unterschied zwischen dem Belkin-Stecker und herkömmlichen Steckern besteht darin, dass die rotierenden Schleifringe viel mehr Fehlerquellen bieten. Wechselstrom-Netzstecker ertragen eine Menge Missbrauch. Sie werden an ihren Schnüren herausgerissen. Sie werden von Möbeln getroffen. Sie müssen mit Korrosion, Staub und Schmutzansammlungen auf ihren Klingen umgehen. Sie führen Heiz- und Kühlzyklen durch, wenn Hochstromlasten ein- und ausgeschaltet werden. All dies geschieht über Jahre, in manchen Fällen sogar Jahrzehnte. Warum also einem System, das missbraucht werden soll, mehrere Fehlerquellen hinzufügen?

Aufgrund dieses rotierenden Designs wurde Belkin bereits zurückgerufen. Den Fotos auf Amazon nach zu urteilen, sollten sie vielleicht darüber nachdenken, den rotierenden Stecker komplett zu erneuern – bevor jemand seinen Laden, sein Zuhause oder Schlimmeres verliert. Allerdings sind sie nicht das einzige Unternehmen, das rotierende Stecker herstellt. Eine Suche bei Amazon nach „360 Plug“ bringt mehrere weitere Lizenznehmer des Patents 5.775.921 zum Vorschein. Unternehmen wie 360 ​​Electrical bauen Steckdosenleisten, bei denen jede Steckdose rotiert. Sind einige davon sicher?

Ich selbst habe den Belkin-Überspannungsschutz mit festem Stecker in meinem Büro installiert. Was die zweite Leiste betrifft, so wird der rotierende Stecker bald abgeschnitten und durch einen Stecker aus dem Baumarkt ersetzt, und der Überspannungsschutz wird seine Tage damit verbringen, den Computer in meiner Werkstatt mit Strom zu versorgen.