The Homeowner’s DIY Guide to Electrical Wiring By David Herres

The Homeowner’s DIY Guide to Electrical Wiring By David Herres
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Category: Electrical Wiring

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A practical, money-saving guide to home electrical wiring

Handle residential wiring projects correctly, safely, and according to the National Electrical Code (NEC). Filled with clear photos and helpful diagrams, The Homeowner’s DIY Guide to Electrical Wiring shows you how to quickly and easily navigate the portions of the NEC that pertain to residential installations.

This hands-on resource covers basic electronics and explains how electrical service progresses through your home. It describes how to install and test electrical systems and lighting, repair appliances and TVs, and upgrade to the latest innovations such as home networking, home automation, and alternate power systems. You’ll learn the procedures used by professional electricians to create the kind of quality work that will pass inspection and add value to your home.

The Homeowner’s DIY Guide to Electrical Wiring shows how to:

> Protect against fire and shock hazards

> Track electrical service from the point of connection to the entrance panel

> Follow NEC requirements for residential projects

> Work with test equipment and installation tools

> Use the best techniques for quality electrical work

> Design and install indoor and outdoor lighting

> Maintain and repair electrically powered appliances

> Fix CRT, plasma, and LCD TVs

> Design a data and communications network and install coax, USB, and Ethernet cabling

> Install a home automation system

> Install backup and alternate power systems

> Work with smart meters

Contents

Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

Introduction: Why Do Your Own Wiring? . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

1 Avoid Building Fire and Shock Hazards into Your Work . . . . . . . 1

How Electrical Fires Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Avoiding Arc Faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Arc-Fault Circuit Interrupter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Removing Accessible Abandoned Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Electric Shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Grounding and the Breaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Testing the Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Ground-Fault Circuit Interrupters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Other Safety Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2 Basic Rules for Impressing the Electrical Inspector . . . . . . . . . . . 15

Mitigating Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Get Your NEC Now . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Some Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Electrical Deficiencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3 Basic Electronics You Should Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

An Invisible Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

The Meaning of Valence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Reactance and Impedance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Ohm’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Concealed versus Exposed Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Residential Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Wiring the Box . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Wiring the Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Another NEC Violation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Wiring Three- and Four-Way Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Three-Way Switch Loop Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Sizing Feeders and Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

The Infamous Column C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4 All About Electrical Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Where Is the Point of Connection? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Designing the Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Building the Temporary Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Bonding the Raceway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Ground-Fault Circuit Interrupters, Of Course . . . . . . . . . . . . . . . 56

Make It Watertight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Special Techniques for Aluminum Terminations . . . . . . . . . . . . . 58

Building a Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Masthead Service Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Service Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Grounding-Electrode System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Service Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Underground Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5 The National Electrical Code:

Fundamental Requirements for Residential Work . . . . . . . . . . . . 73

Understanding the NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

2014 NEC Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Arc-Fault Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Some More 2014 NEC Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Wet-Location Receptacles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Some Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Color-Coding Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Bare and Green Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Ampacities and Device Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Correction and Adjustment Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Box-Fill Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Appliance Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

NEC Article 430, “Motors, Motor Circuits, and Controllers” . . . 102

Motor Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

What Makes a DC Motor Turn? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

An Answer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Steppers and Servos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Why It Is Important . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

A Great Invention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

The Universal Motor: Small, Inexpensive, Ubiquitous . . . . . . . . . 117

NEC Chapter 5: “Special Occupancies” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Temporary Installations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Special Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

NEC Article 625, “Electric Vehicle Charging

Systems and Welders” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

A Big Wiring Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Some Special Wiring Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Rigid Metal Conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Liquid tight Flexible Metal Conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Liquid tight Flexible Nonmetallic Conduit . . . . . . . . . . . . . . 127

Rigid Polyvinyl Chloride Conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Electrical Metallic Tubing (Type EMT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Flexible Metal Conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

6 Tools for Quality Electrical Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Test Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Electrical Installation Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7 Techniques for Quality Electrical Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

From Service to Finished Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Possibilities for Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Learning the Trade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Some Labor-Saving Tips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Comparing Types MC, AC, and EMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

8 Lighting Fundamentals: Design and Installation . . . . . . . . . . . . . 159

Lighting Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Kitchen Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Bathroom Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Lighting in Other Rooms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Living Room, Dining Room, and Bedroom Lighting . . . . . . . . . 164

Outdoor Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Fluorescent Fixture Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

9 Appliance Failure, Maintenance, and Repair . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Isolate and Repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

An Easy Starting Place . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

Shock Hazards in Old Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

The Wrong Way . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Finding the Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Refrigerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Heat and Pressure Are Related . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

The Diffuser Valve Makes It Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Refrigerator Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

Door Switch Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

Checking the Icemaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Washing Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

An Easy Repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Clothes Dryer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

Clothes Not Drying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Drum Won’t Turn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

10 Tackling Difficult Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Color TV Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

An Inherent Hazard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

Preliminary Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

Tracking Down Intermittent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

Making Good Solder Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

How to Tin a Soldering-Iron Tip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

What Kind of Flux? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

How to Gauge the Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Printed Circuit Board Repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

Clearing Plugged Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Removing a Defective Integrated Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . 196

What about Flat Screens? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

How the Gas Becomes Ionized . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

LCD Flat Screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Other Repair Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

Turning to Computers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Design Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Laptop Battery Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Going Inside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Viruses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Booting Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Clearing the Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Going Deeper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Apple Laptops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

A Final Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Submersible-Well-Pump Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

Advantages of a Submersible Pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

11 Data and Communications Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Satellite Dish Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Anatomy of the System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Grounding a Satellite Dish System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Getting a Good Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

The Importance of Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

 

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