AC: Зачем делать различие между наземным и нейтральным?

Ток протекает через точки соединения проводника при разных потенциалах.

Оставляя в стороне многофазные детали, обычные / обычные системы переменного тока используют трехпроводную установку:

• Провод-1: линия / провод под напряжением / горячий / фазный провод, представляющий точку, которая колеблется между 2 потенциалами.

• Провод-2: нейтральный провод, представляющий точку неизвестного / неопределенного и переменного потенциала, которая, тем не менее, представляет некоторую фиксированную / заданную разность потенциалов для провода-1, по крайней мере, в течение некоторого времени.

• Провод-3: провод заземления, представляющий точку с разностью потенциалов 0 В относительно его непосредственного физического окружения.

Провод-1 и Провод-2, в дополнение к некоторому устройству, которое должно быть запитано, используются для построения замкнутой электрической цепи. Провод-3, оставляя в стороне проблемы электромагнитных помех / экранирования, используется для обеспечения прохождения тока через него, а не пользователя устройства, если когда-либо произойдут какие-либо неисправности и пользователь устройства вступит в контакт с проводом-1 или проводом-2.

В дополнение к этому, однако, Wire-2 и Wire-3 в какой-то момент подключены. Это сделано для того, чтобы потенциал Wire-2 оставался близким к потенциалу Wire-3, что, по-видимому, важно по некоторым причинам.

Теперь часть, которую я не понимаю, заключается в том, почему необходимо проводить различие между проводом-2 и проводом-3 в розетке питания, если нет нескольких метров дальше по линии.

Я пытался найти это, но все ответы, которые я мог найти до сих пор, кажутся неполными. Ответы зависят от того, как сформулирован вопрос:

• Если вопрос сформулирован как «Зачем нам нужен Провод-3 в дополнение к Проводу-2», ответ таков: «Провод-2 может иметь существенную разность потенциалов по отношению к окружению / пользователю и, таким образом, подвергать опасности его / ее, если он / она когда-нибудь соприкасается с ней или с Wire-1 ".

• Если вопрос сформулирован как «Зачем нам нужен провод-2 в дополнение к проводу-3», ответ будет таков: «Провод-2 необходим для формирования замкнутой электрической цепи» или сформулирован несколько иначе «Провод-2 необходим для создания разность потенциалов для провода-1 и, следовательно, для протекания тока ".. с аргументом далее, что, принимая во внимание практические соображения, провод-3 не может обеспечить надежную / стабильную разность потенциалов для провода-1, как может ,

Это на самом деле не отвечает, почему необходимо проводить различие между Wire-2 / Wire-3, учитывая, как

• Провод-3 остается проводом-3 и поддерживает разность потенциалов 0 В для своего окружения / пользователя, независимо от того, что еще происходит вокруг него ... так как это то, что он должен делать, или формулировать иначе, так как это причина того, что провод-3 был полезно в первую очередь .. верно?

и

• Провод-2 подключен к Проводу-3

Что мне здесь не хватает?

• Почему безопаснее прикасаться к проводу-3, а не к проводу-2, или почему проволока-3 может обеспечить уровень защиты, который не может обеспечить проволока-2?

• Зачем проводить различие между проводами 2 и 3 в розетке, но затем подключать их дальше по линии?

Если бы провода были на 100% надежными и имели нулевое сопротивление, не было бы разницы между нейтралью (заземленный проводник) и безопасным заземлением (заземляющий провод). Однако ни одно из условий не применимо.

Даже если заземляющие проводники с нулевым заземлением и безопасным заземлением подключены к панели выключателя, токоприемник на некотором расстоянии от коробки может вызвать значительное падение напряжения в заземленном проводнике. Подключение любых открытых частей устройства к земле с помощью отдельного заземляющего проводника предотвратит появление напряжения на его конце нейтрального провода на его открытых частях.

Кроме того, использование отдельных проводников гарантирует, что различные одиночные отказы могут произойти без создания немедленно опасной ситуации (хотя второй отказ, который происходит без исправления первого, может быть немедленно опасным).

1. Если открытые части устройства подключены к заземляющему проводнику, и горячий провод внутри устройства случайно касается этих частей, токи короткого замыкания должны отключить прерыватель.

2. Если между панелью выключателя и устройством произойдет сбой горячего провода, устройство не получит питание, но рядом с устройством не будет опасных напряжений.

3. Если провод с заземлением нейтрали выходит из строя, провод нейтрали в устройстве может быть отсоединен от прямого горячего потенциала всего на несколько омов, но через него не будет протекать ток, и от него не будет никакого пути к чему-либо, к чему оператор может прикоснуться. Открытые детали все равно будут надежно подключены к заземляющему проводнику.

4. Если провал заземляющего провода выходит из строя, устройство больше не будет защищено от возможности прикосновения горячего провода к корпусу, но непосредственной опасности не возникнет.

Если бы дело не было связано ни с чем, неудача # 1 создала бы непосредственную потенциально смертельную ситуацию; если бы он был подключен к нейтральному, отказ № 3 немедленно создал бы потенциально смертельную ситуацию. Однако при наличии обоих проводов один сбой не создаст немедленной опасности.

TL; DR:

Заземляющий провод - это функция безопасности, которая поможет вам в случае, если что-то не работает.

У вас есть нейтральный провод в качестве проводника тока для обеспечения питания.

У вас есть заземляющий провод в качестве безопасной точки заземления для оборудования с проводящими (металлическими) корпусами и в качестве безопасного пути короткого замыкания для тока, когда дела идут плохо.

Теперь немного предыстории. В США электроэнергия подается в дом при более высоком напряжении и понижается, чтобы обеспечить 230 В переменного тока с центральным отводом.

Нейтраль связана с центральным краном.

С двух концов выходного трансформатора у вас есть 230VAC.

С любого конца к центру у вас есть 115VAC.

Таким образом, есть 2 цепи, которые обеспечивают 115 В переменного тока. Эти 2 цепи обеспечивают питание для половины источников света и половины розеток в доме.

Таким образом, нейтраль плавает и при некотором неизвестном напряжении выше напряжения (буквального) заземления под вашими ногами. Касание нейтрального было бы очень опасно. Прикосновение к любому из проводов под напряжением также очень опасно.

Чтобы нейтраль не плавала, она соединена с землей дома - под землей находится большой металлический проводник, который обеспечивает реальное соединение с реальной землей.

Есть две точки опасности при работе с энергосистемой.

Одним из них является опасность соединения себя между двумя линиями, несущими напряжение - это, очевидно, приведет к току, протекающему через ваше тело.

Другая опасность, если соединить себя между линией, несущей напряжение, и землей - буквально, земля под ногами. Если система питания не заземлена, она всегда будет иметь разницу напряжения, измеренную относительно земли.

Первую опасность можно обойти, никогда не касаясь более чем одного провода за раз - обычно это довольно легко сделать.

Второе намного сложнее. Если вы дотронетесь до какого-либо провода от незаземленной системы электропитания, между ним и землей будет разность напряжений, и через ваше тело будет течь ток = ой / мертвый.

Чтобы уменьшить эту вторую опасность, энергосистемы заземлены.

В США вы заземляете нейтральный провод. Сейчас (почти) на земле потенциал. Теперь есть один провод, к которому следует (случайно) прикоснуться. Это причина для подключения нейтрали к земле.

Два провода под напряжением теперь имеют напряжение 115 В переменного тока, измеренное на массу, но в каждой розетке есть только один провод под напряжением, поэтому проводка несколько безопаснее - в розетке есть только один провод, который может вас убить.

НО мы еще не закончили. Если через нейтраль протекает большой ток, то (благодаря закону Ома) между ним и землей будет разность напряжений, поэтому нейтраль больше не находится под потенциалом земли.

Учитывая, что две цепи 115 В переменного тока в американском доме никогда не могут быть сбалансированы, ток почти всегда проходит через нейтральную линию, поэтому на самом деле он не имеет потенциала заземления.

Теперь представьте, что вы используете устройство с заземленным металлическим корпусом. Если вы используете нейтраль в качестве защитного заземления, то корпус на самом деле не имеет потенциала заземления, поэтому вы получаете (надеюсь, только) низкий уровень покалывания, если вы дотрагиваетесь до корпуса - не очень хорошо, но все равно можете повредить.

Если между проводом под напряжением и металлическим корпусом имеется короткое замыкание, то напряжение на корпусе будет расти == Ой, Ой, Ой. Если нейтральный провод обрывается в сетевом шнуре или имеет плохое соединение в розетке, то металлический корпус теперь находится под напряжением линии = мертвый пользователь.

Теперь представьте себе то же устройство с безопасным проводом заземления. Защитное заземление соединено с металлическим корпусом. Поскольку через безопасное заземление никогда не протекает ток (за исключением случаев, когда он защищает вас от короткого замыкания), корпус устройства действительно находится на уровне земли = абсолютно безопасно, без покалывания.

Если между проводом под напряжением и корпусом имеется короткое замыкание, то напряжение на корпусе только немного повысится (сопротивление провода заземления), прежде чем отключится автоматический выключатель. Напряжение может стать достаточно высоким, чтобы покалывать, но недостаточно, чтобы убить = пользователь получает возможность продолжать жить.

Я думаю, что, исходя из различных предпосылок, это, скорее всего, вопрос о требованиях NEC (Национального электротехнического кодекса США).

Зачем проводить различие между проводами 2 и 3 в розетке, но затем подключать их дальше по линии?

Потому что, если вы подключите их дальше по потоку от основной панели, то у вас будет нормальный путь обратного тока через заземляющий провод, что создает небезопасную ситуацию для любого, кто прикасается к нему или к чему-либо подключенному к нему, что представляет собой множество металлических оболочек. Как далее подробно описано в одной достойной книге на эту тему .

Нейтраль является заземленным проводником благодаря подключению при обслуживании, но не является заземляющим проводником, поскольку она не используется для подключения чего-либо еще к заземлению. Он используется только для передачи тока нормальной нагрузки ламп, розеток или других устройств, которые подключены от фазы к нейтрали. Заземленный проводник остается изолированным от земли повсюду, за исключением соединения при обслуживании. Если выполнено более одного соединения с землей, токи нейтрали нагрузки будут разделены между заземленным проводником и EGC (заземляющими проводниками оборудования). Это может привести к непрерывному течению тока по трубопроводным системам или металлическим конструкциям и трубам, что может вызвать электролитическую коррозию и помехи чувствительному электронному оборудованию из-за излучаемых магнитных полей.

На самом деле установка в США не так уж и надежна, поскольку полюс свиньи (трансформатор) используется несколькими домами (в мусорных баках), а открытая нейтраль в одном доме создает следующий путь возврата тока через заземление соседнего дома, что-то, что не очень легко отлаживать (изображение из той же книги):

Что касается другого вопроса:

Почему безопаснее прикасаться к проводу-3, а не к проводу-2, или почему проволока-3 может обеспечить уровень защиты, который не может обеспечить проволока-2?

Ну, в большинстве случаев это безопаснее . Это точно так же небезопасно во время ошибки. В той же книге говорится (стр. 104):

Никогда не предполагайте, что провод заземляющего электрода мертв.

Наконец, эта обязательная для NEC установка называется системой заземления TN-CS в стандарте IEC. В Европе ( в том числе Великобритании), особенно в городских районах, система TN-S, в котором земля откололась от нейтрали всего путь к подстанции является общим .

Как вы уже читали в другом месте, нейтраль необходим для передачи тока возврата от горячего, но он привязан к земле ровно в одной точке, чтобы сделать его более безопасным при случайном прикосновении. Размах всего несколько вольт вместо ста или двух. Вот почему вы всегда переключаете горячую сторону нагрузки, даже если это усложняет схему управления.

Поскольку нейтральный элемент размахивается на несколько вольт и может нагреваться и падать в экстремальных случаях, что делает весь беспорядок «горячим», требуется заземление для обеспечения истинного 0 В по сравнению с грязью. Это означает, что он не может переносить ток, потому что это больше не будет заземлять его на стороне устройства, как нейтральный. Однако, несмотря на то, что он не несет рабочий ток, он должен нести ток короткого замыкания, чтобы отключить предохранитель / прерыватель, если в противном случае пользователь подвергнется воздействию горячего тока.

Вы делаете хорошее замечание, и я думаю, что разумно считать, что провод 3 (земля) может быть полностью избавлен. В конце концов, дело не в том, что это как экран, который прекращает излучение - это просто провод, обычно с меньшим поперечным сечением, чем под напряжением или нейтралью.

Но тогда как защитный автомат от утечки на землю будет защищать пользователя? Он (ELCB) сидит там в поисках тока заземления, протекающего по заземляющему проводу - этот ток говорит о том, что что-то необычное происходит в нагрузке (телевизор, стиральная машина, потолочный вентилятор и т. Д.). Если протекает ток, то некоторая изоляция разрушается, и потенциально открытые части прибора (подключенные к заземляющему проводу) могут оказаться в опасности соединения с проводом под напряжением из-за деградации или неправильного использования. Если это произойдет, то только проволока-3 может сказать нам это.

Современные установки (в ЕС) используют RCB, чтобы делать то же самое, но не полагаются на измерение тока заземления - они подразумевают это, измеряя «разностный» ток между напряжением в сети и нейтралью. Это достигается подачей L и N через тороидальный сердечник и наличием многооборотной вторичной обмотки, которая может вызвать сброс, если «разница» поднимется выше (скажем) 30 мА.

Теперь подумайте о бедном электрике, который подключает чей-то дом - если нейтральный не отличается от обычного вольтметра, то его (или ее) работа намного сложнее.

Всего несколько мыслей.

Если через Провод-3 ток не течет, через него не будет потенциала (закон Ома). Таким образом, любой корпус, который подключен к проводу-3, также имеет потенциал заземления, что означает, что к нему можно прикоснуться, поскольку между корпусом и землей нет потенциала.

Провод-2 проводит ток, и если он подключен к корпусу, это может привести к появлению потенциала от корпуса к земле, который может быть вредным. Также возможно, что в случае обрыва провода-2 и неправильного подключения устройства (провода-2 и провода-1 взаимозаменяемы, это легко возможно) корпус внезапно имеет полный фазовый потенциал относительно земли.

Если бы вы подключали Провод-2 в разных точках к земле, вы также сделали бы невозможным надежное обнаружение остаточных токов - и они уже могут вас убить.

Далее по линии только обученный персонал будет контактировать с линиями, и дополнительная безопасность может больше не понадобиться. И вы экономите много денег, не имея четвертого провода вплоть до генератора. (Есть системы, которые работают так)

По крайней мере, это то, что я понял, или, по крайней мере, надеюсь.

Понимание, которое я поддерживал и которое хотел бы подкрепить, заключается в том, что «земля» более четко обозначена как «земля безопасности». Он был добавлен в качестве вторичной системы заземления для обеспечения безопасности, если, скажем, «горячий» вывод был направлен на (металлический) корпус устройства. Не всегда были трехпроводные однофазные цепи. «Нейтральный» или «обратный» провод - это обратный проводник к генераторной установке. Я всегда стараюсь держать это в качестве моей ссылки. (Я могу быть здесь далеко, но у меня сложилось впечатление, что обратный провод на самом деле не нужен; возврат через землю. Пожалуйста, сообщите.) Регулярное обслуживание не должно применяться к цепи заземления (зеленый), хотя я подозреваю, что это удобно провод начинает использоваться как возврат электрических цепей управления (таймеры и т. д.). Электрик и владелец также не захотят прокладывать отдельный провод для этого и будут обманывать, пропуская маленький, маленький ток. Традиционные настенные выключатели с подсветкой достигаются путем протекания небольшого тока через цепь лампы накаливания, свет которой не заметен. КЛЛ будут мигать (по мере накопления заряда). Отдельное заземление позволило бы освещенному настенному выключателю работать, если бы он был построен с дополнительным проводом. Итак, мы разрешаем это использование цепи заземления или нет? Я говорю «нет», потому что это было предназначено, чтобы не быть живым. Трик-метод был хитрым обманом, но не был разомкнутым контуром. Немного касательно, но это практичность ситуации. Традиционные настенные выключатели с подсветкой достигаются путем протекания небольшого тока через цепь лампы накаливания, свет которой не заметен. КЛЛ будут мигать (по мере накопления заряда). Отдельное заземление позволило бы освещенному настенному выключателю работать, если бы он был построен с дополнительным проводом. Итак, мы разрешаем это использование цепи заземления или нет? Я говорю «нет», потому что это было предназначено, чтобы не быть живым. Трик-метод был хитрым обманом, но не был разомкнутым контуром. Немного касательно, но это практичность ситуации. Традиционные настенные выключатели с подсветкой достигаются путем протекания небольшого тока через цепь лампы накаливания, свет которой не заметен. КЛЛ будут мигать (по мере накопления заряда). Отдельное заземление позволило бы освещенному настенному выключателю работать, если бы он был построен с дополнительным проводом. Итак, мы разрешаем это использование цепи заземления или нет? Я говорю «нет», потому что это было предназначено, чтобы не быть живым. Трик-метод был хитрым обманом, но не был разомкнутым контуром. Немного касательно, но это практичность ситуации. мы разрешаем это использование цепи заземления или нет? Я говорю «нет», потому что это было предназначено, чтобы не быть живым. Трик-метод был хитрым обманом, но не был разомкнутым контуром. Немного касательно, но это практичность ситуации. мы разрешаем это использование цепи заземления или нет? Я говорю «нет», потому что это было предназначено, чтобы не быть живым. Трик-метод был хитрым обманом, но не был разомкнутым контуром. Немного касательно, но это практичность ситуации.

Нейтральный (провод-2) не заземлен. Он измеряет то же самое, что и заземление на розетке, если вы не потребляете ток.

Как только вы подведете ток, напряжение на нейтральном соединении на розетке не будет равно нулю.

Давайте использовать пример:

Розетка находится в 50 футах от выключателя, на котором вы потребляете 12 ампер (фен), провод 14G. Этот сайт, говорит, что сопротивление составляет 0,13 Ом.

12А, * 0,13 Ом = 1,56 В на лопасти в розетке. Не сильно, но не ноль.

Кроме того, есть более новые автоматические выключатели и штекеры GFI, которые обнаруживают, протекает ли ток в заземляющем проводе, и отключатся, если это так.

В зависимости от страны, провод-2 не всегда нейтрален и подключен к проводу-3. Провод-1/2 также может быть двухфазным (оба под напряжением). Еще один аспект заключается в том, что провод-3 всегда заземлен, защищая металлический корпус от повреждения в случае неисправности.

Вот точная причина в простом английском. Если вы используете инструмент или прибор и каким-то образом обычное «заземление» отключается, ВЫ можете стать заземлением по умолчанию, шокирующим, если не сказать больше. Однако, если корпус вашего электроинструмента, каркас лампы или весь металл в электрической плите также заземлены отдельно, вы в безопасности. При нормальных обстоятельствах земля никогда не будет отключена, но иногда это может произойти, поэтому рекомендуется правильно подключить третий провод к земле. Кроме того, при неисправной проводке некоторые идиоты могут соединить два провода в обратном направлении, в любом случае, многие приборы будут работать, но корпус может быть ЖИВЫМ! Но если корпус заземлен отдельно, он сразу же перегорит предохранитель.