Заземление и причины утечки заряда

В моем полном представлении о том, как работает заземление и почему это важно, отсутствует основной фрагмент информации. Когда в цепи подается напряжение, электрический ток начинает течь (или поле устанавливается). Теперь в домашней цепи переменного тока ток протекает по цепи, как в постоянном токе, но происходит и в обратном направлении 50 или 60 раз в секунду (Гц).

Так почему же некоторые приборы вообще имеют утечку электрического тока на свои металлические поверхности? Разве все внутренние устройства не должны быть спроектированы так, чтобы не было (или редко) утечки тока?

Суть моего вопроса заключается в том, почему мы обвиняем в отсутствии заземления, когда прибор поражает электрическим током, - разве прибор не в равной степени виноват в том, что он спроектирован таким образом, что допускает утечку заряда?

Следовательно, в случае поражения электрическим током не так ли важно исследовать прибор (в данном случае это фактически собранный на заказ настольный компьютер), чтобы выяснить, почему его цепь подает заряд к металлическим частям тела, а не всегда ожидать заземление, чтобы удалить этот избыточный заряд на землю.

Другой способ перефразировать этот вопрос - некоторые устройства (особенно собранные компьютеры) могут / ожидают утечки заряда. Следовательно, в случае редких ударов иногда не должно быть более важным исследовать само устройство на предмет склонности к получению утечки заряда вместо слепой проверки заземления.

Нередко намеренно подключают источник питания к земле через небольшие высоковольтные конденсаторы, чтобы уменьшить излучаемые радиопомехи. Эти конденсаторы рассчитаны на безопасное выдерживание высоких напряжений и на «отказоустойчивость» (т.е. не образуют коротких замыканий в случае аварии или чрезмерной температуры). Они обычно обозначаются как «класс Y» или «класс X2» в их корпусе маркировка, как правило, 0,1 мкФ 275 В или 400 В.

Они будут проводить небольшой ток переменного тока к металлическому корпусу, и если металлический корпус НЕ будет правильно заземлен, то можно получить легкий удар от этого тока, но это не должно быть опасно.

Я также измерил около 110 В переменного тока на обнаженных металлоконструкциях просто по емкости внутри сетевого трансформатора (230 В) (ток короткого замыкания составлял всего 30 микроампер, но можно было почувствовать «покалывание»)

Однако я согласен, что любой другой источник утечки из сети переменного тока в металлоконструкции должен быть исследован - опасные обычно обнаруживаются при измерениях сопротивления постоянному току, в отличие от вышеизложенного.

Корпус устройства может нагреться == подключен к проводу под напряжением из-за ошибки в конструкции или неправильного использования (падение на пол). Такие вещи случаются, так же как и у любого программного обеспечения есть ошибки. Было бы хорошо, если бы такие ошибки НЕ стоили человеческих жизней. По этой причине мы заземляем корпус, и если происходит короткое замыкание, чрезмерный ток распространяется на землю, срабатывает автоматический выключатель (или, лучше, устройство защитного отключения), и никто не пострадает.

Чтобы уточнить: заряд не должен течь на землю. Любое такое событие означает, что прибор неисправен и должен быть отремонтирован или заменен. Интересно, что медианный ток, необходимый для убийства человека 30 мА, также является стандартным значением для срабатывания устройств защитного отключения.

Теперь, почему ток проходит через человека, соединяя корпус устройства с землей? Почему бы не изолировать все источники питания от земли, и тогда было бы невозможно замкнуть цепь через человека, касающегося действующего корпуса?

FIXMEUP: к
сожалению, я не уверен. Я думаю, это потому, что Земля обладает значительной емкостью, и до того, как она зарядится достаточно для прекращения потока тока, человек будет долго мертв.

В правильно работающем приборе класса I (заземленное шасси) есть два основных источника утечки из сети: преднамеренные емкостные соединения от сети к земле и паразитная емкость.

Во-первых, и в первую очередь в случае большинства потребительского / легкого коммерческого оборудования класса I (настольные ПК, испытательное оборудование с питанием от сети), это конденсаторы класса Y, часто от 4,7 до 10 нФ или около того, от сети к земле при питании. вход. Они обеспечивают путь, который позволяет внутреннему высокочастотному шуму возвращаться к своему источнику вместо того, чтобы входить или выходить из блока - наряду с остальными частями входного сетевого фильтра они обеспечивают «шумовой брандмауэр», который удерживает ваш блок от создания хэша вашей любимой радиостанции.

Для медицинского оборудования, где низкая утечка имеет первостепенное значение, и более старых приборов, где фильтрация шума такого рода не требуется, однако, эти конденсаторы отсутствуют. В результате первичные источники утечки теперь являются паразитными, или «паразитными» емкостями, от сетевой проводки до заземленного металла, а также между двумя сторонами сетевого трансформатора, если таковой имеется, а вторичная цепь заземлена. Эти емкости в большинстве случаев меньше, чем Y-конденсаторы, но все же могут обеспечивать небольшой ток утечки, особенно для приборов, которые имеют большие двигатели переменного тока или тому подобное.

Более новые приборы с их сложными элементами управления и некоторые другие устройства (такие как микроволновые печи) представляют собой баланс между двумя источниками тока утечки.