AC: Чому розрізняти наземний і нейтральний?

Струм протікає через точки, що з'єднують провідник, з різними потенціалами.

Залишаючи осторонь багатофазні деталі, звичайні / звичайні системи змінного струму використовують трипроводову установку:

• Провід-1: лінійний / живий / гарячий / фазний провід, який представляє точку, яка коливається між двома потенціалами.

• Дріт-2: нейтральний провід, що представляє точку невідомого / не визначеного та різного потенціалу, яка, тим не менш, представляє провід-1 деяку фіксовану / задану різницю потенціалів принаймні деякий час.

• Провід-3: заземлюючий / заземлений дріт, що представляє точку з різницею потенціалів 0В до його безпосереднього фізичного оточення

Провід-1 і Провід-2, крім деяких пристроїв, які мають живитись, використовуються для побудови замкнутого електричного кола. Провід-3, залишаючи осторонь проблеми EMI / екранування, використовується для того, щоб через нього протікав струм, а не користувач пристрою, якщо коли-небудь виникають якісь несправності, і користувач пристрою контактує з Wire-1 або Wire-2.

Додатково до цього, проте, провід-2 і провід-3 в якийсь момент з'єднані. Це робиться для того, щоб потенціал Wire-2 залишався близьким до потенціалу Wire-3 .., який здається важливим з певних причин.

Тепер частина, яку я не розумію, полягає в тому, чому потрібно розрізняти Провід-2 та Провід-3 у розетці живлення, якщо немає метрів далі за лінією.

Я спробував це переглянути, але всі відповіді, які я міг знайти до цього часу, здаються неповними. Відповіді залежать від того, як формулюється питання:

• Якщо питання висловлюється як "Навіщо нам потрібен Wire-3 на додаток до Wire-2"? вона коли-небудь контактує з нею або Wire-1 ".

• Якщо питання висловлюється як "Навіщо нам потрібен Провід-2 на додаток до Проводу-3", відповідь полягає в тому, що "Провід-2 потрібен для формування замкнутого електричного кола" або фразою дещо інакше "Провід-2 потрібен для створення різниця потенціалів до Wire-1 і, таким чином, для струму тече ".. з аргументом, що, враховуючи практичні міркування, Wire-3 не може забезпечити надійну / стабільну різницю потенціалів для Wire-1, як Wire-2 може .

Це насправді не дає відповіді, чому потрібно розрізняти Wire-2 / Wire-3, враховуючи, як

• Wire-3 залишається Wire-3 і підтримує різницю потенціалу 0V для оточення / користувача, незалежно від того, що ще відбувається навколо нього .. оскільки це потрібно робити або по-різному формулювати, оскільки це є причиною того, що Wire-3 є корисна в першу чергу .. правда?

і

• Провід-2 підключений до Проводу-3

Що я тут пропускаю?

• Чому безпечно торкатися до Wire-3, але не до Wire-2, або чому Wire-3 може забезпечити рівень захисту, який Wire-2 не може?

• Навіщо розрізняти провід-2 та провід-3 на розетці живлення, а потім з'єднувати їх далі за лінією?

Якби провід був 100% надійним і мав нульовий опір, різниці між нейтральним (заземлений провідник) та захисним заземленням (провідник заземлення) не було б. Однак жодна умова не застосовується.

Навіть якщо на панелі вимикача підключені нейтрально-заземлюючі та безпечно-заземлюючі провідники, струмоприймальний пристрій на деякій відстані від коробки може спричинити значне падіння напруги в нейтрально-заземленому провіднику. Якщо будь-які відкриті частини пристрою з'єднані з землею за допомогою окремого провідника заземлення, то уникнути напруги на його кінці нейтрального проводу не з’явиться на його відкритих частинах.

Крім того, використання окремих провідників забезпечує можливе виникнення різноманітних пошкоджень без створення негайно небезпечної ситуації (хоча друга несправність, яка виникає без першого виправлення, може бути негайно небезпечною).

1. Якщо відкриті частини пристрою підключені до провідника безпеки заземлення, а гарячий провід всередині пристрою випадково торкається цих частин, струми короткого замикання повинні відключити вимикач.

2. Якщо гарячий провід вийде з ладу між панеллю вимикача та пристроєм, пристрій не отримає живлення, але небезпечних напруг ніде поблизу пристрою не буде.

3. Якщо провід із заземленою нейтраллю вийде з ладу, нейтральний провід у пристрої може бути лише на кілька ом, відокремлених від прямого гарячого потенціалу, але через нього не протікатиме струм, і жоден шлях не буде від нього до того, до чого оператор може торкнутися. Викриті деталі все ще будуть надійно з'єднані з провідником заземлення.

4. Якщо провід безпечного заземлення вийде з ладу, пристрій більше не буде захищений від можливості гарячого дроту торкатися корпусу, але негайної небезпеки не створюватиметься.

Якщо випадок не був пов’язаний ні з чим, невдача №1 створила б негайну потенційно смертельну ситуацію; якби він був підключений до нейтралі, відмова №3 створила б негайну потенційно летальну ситуацію. Однак, при наявності обох проводів, одна поломка не створить негайної небезпеки.

TL; DR:

Заземлюючий провід - це безпечна функція, що забезпечує безпеку у випадку, якщо все не працює належним чином.

У вас є нейтральний провід як струмопровідний провід для забезпечення живлення.

У вас є заземлюючий провід як безпечна точка заземлення для обладнання з електропровідними (металевими) корпусами і як безпечний шлях короткого замикання для струму, коли справи йдуть погано.

Зараз деяке тло. У США потужність подається до будинку з підвищеною напругою і зменшується, щоб забезпечити 230 В змінного струму з центральним краном.

Нейтраль з'єднана з центральним краном.

З двох кінців виходу трансформатора у вас 230VAC.

З будь-якого кінця до центрального крана у вас 115VAC.

Таким чином, є 2 ланцюга, що забезпечують 115В змінного струму. Ці 2 схеми забезпечують живлення половиною вогнів і половиною розетки в будинку.

Таким чином, нейтраль пливе, і при деякій невідомій напрузі вище напруги (буквальної) землі під вашими ногами. Доторкатися до нейтралі було б дуже небезпечно. Дотик до будь-якого живого проводу також дуже небезпечний.

Щоб утримати від плавання нейтралі, він з'єднаний із землею будинку - в землі під будинком є ​​великий металевий провідник, який забезпечує реальне з'єднання з реальним майданчиком.

При роботі з енергосистемою існують дві точки небезпеки.

Одна з них - небезпека підключення між двома лініями переносу напруги - це, очевидно, призведе до течії струму через ваше тіло.

Інша небезпека, якщо з'єднати себе між лінією напруги та землею - буквально, землею під вашими ногами. Якщо система живлення не заземлена, вона завжди матиме різницю напруги, виміряну на землю.

Першу небезпеку можна подолати, ніколи не торкаючись більше одного проводу одночасно - зазвичай це зробити досить просто.

Друге набагато складніше. Якщо ви торкаєтесь будь-якого проводу від незаземленої системи живлення, між ним і землею буде різниця напруги, і струм протікатиме через ваше тіло = оч / мертвий.

Щоб зменшити цю другу небезпеку, системи живлення заземлюються.

У США ви заземлюєте нейтральний провід. Зараз він (майже) є наземним потенціалом. Тепер є один провід, який його слід безпечно (випадково) торкатися. Це причина підключення нейтралі до землі.

Два живих дроти зараз перебувають під напругою 115 В постійного струму, але в кожній розетці є лише один живий провід, тому проводка дещо безпечніша - у розетці є лише один провід, який може вас вбити.

Але ми ще не закінчилися. Якщо через нейтраль протікає великий струм, то (завдяки закону Ома) буде різниця напруги між ним та землею, тому нейтральний реально не є наземним потенціалом.

З огляду на те, що два ланцюги 115В постійного струму в американському будинку ніколи не можуть бути врівноваженими, майже завжди існує струм потоку через нейтральну лінію, тому він насправді не є наземним потенціалом.

Тепер уявіть, що ви використовуєте пристрій із заземленим металевим корпусом. Якщо ви використовуєте нейтраль в якості захисного майданчика, то корпус насправді не є потенціалом землі, тож ви отримаєте (сподіваємось лише) низький рівень низького рівня, якщо доторкнутися до корпусу - не дуже добре, все одно може завдати шкоди.

Якщо від жилового дроту до металевого корпусу є короткий короткий час, напруга на корпусі зросте == Ouch, Ouch, Ouch. Якщо нейтральний провід розривається в шнурі живлення або має поганий зв'язок у розетці, то металевий корпус тепер знаходиться на лінії напруги = мертвий користувач.

А тепер уявіть той самий пристрій із захисним заземленням. Захисний майданчик з'єднаний з металевим корпусом. Оскільки ніколи не протікає струм через безпечний заземлення (за винятком випадків, коли він захищає вас від короткого замикання), корпус пристрою дійсно знаходиться на рівні землі = абсолютно безпечний, без пошкоджень.

Якщо від живого проводу до корпусу зараз немає короткого напруги, напруга на корпусі підніметься лише трохи (опір заземлення) перед відключенням вимикача. Напруга може стати достатньо високою, щоб здригатися, але недостатньо для вбивства = користувач отримує можливість продовжувати жити.

Виходячи з різних приміщень, це, швидше за все, питання про вимоги США NEC (Національний електричний кодекс), я думаю.

Навіщо розрізняти провід-2 та провід-3 на розетці живлення, а потім з'єднувати їх далі за лінією?

Тому що якщо підключити їх далі за течією від головної панелі, то у вас є нормальний шлях зворотного струму через заземлюючий провід, що створює небезпечну ситуацію для тих, хто до нього торкається або що-небудь підключеного до нього, а це багато металевих кожухів. Як детальніше детальніше в одній пристойній книзі на цю тему .

Нейтраль є заземленим провідником завдяки з'єднанню на службі, але не є заземлюючим провідником, оскільки він не використовується для підключення нічого іншого до заземлення. Він використовується лише для перенесення нормального струму навантаження вогнів, розеток або інших пристроїв, підключених від фази до нейтралі. Заземлений провідник залишається ізольованим від землі скрізь, за винятком зв'язку на службі. Якщо встановлено більше одного з'єднання із землею, струми нейтрального навантаження поділяться між заземленим провідником та ЕГС (провідники заземлення обладнання). Це може призвести до постійного потоку струму на трубопроводах або металевих конструкціях та трубопроводах, що може спричинити електролітичну корозію та перешкоди для чутливого електронного обладнання через випромінювані магнітні поля.

Насправді установка в США не все так непросто, як свинячий стовп (трансформер) ділиться декількома будинками (на задирах), а відкритий нейтрал в одному будинку створює наступний поточний шлях повернення через заземлення будинку, що знаходиться неподалік. не дуже просто налагодити (зображення з тієї ж книги):

Щодо іншого питання:

Чому безпечно торкатися до Wire-3, але не до Wire-2, або чому Wire-3 може забезпечити рівень захисту, який Wire-2 не може?

Що ж, більш безпечно більшу частину часу. Це точно так само небезпечно під час вини. Ця ж книга говорить (стор. 104):

Ніколи не вважайте, що провідник заземлюючого електрода мертвий.

Нарешті, ця установка, призначена NEC, називається системою заземлення TN-CS в мові IEC. В Європі (включаючи Великобританію), особливо в міських районах, поширена система TN-S, в якій земля розбита від нейтралі до кінця підстанції .

Як ви вже читали в іншому місці, нейтраль повинен переносити зворотний струм від Hot, але він прив’язаний до Землі рівно в одній точці, щоб зробити його дещо безпечнішим до дотику випадково. Він розгойдується лише на кілька вольт замість ста-двох. Тому ви завжди перемикаєте гарячу сторону навантаження, навіть якщо це ускладнює керуючу ланцюг.

Оскільки нейтральний розгойдується на кілька вольт, і може нагріватися і випадати в крайніх випадках, завдяки чому весь безлад гарячий, Ground повинен забезпечити справжній 0В порівняно з брудом. Це означає, що він не може перенести струм, тому що це не призведе до заземлення на кінці приладу, як і нейтральне. Однак, незважаючи на те, що він не несе робочий струм, його потрібно проводити струмом несправності, щоб вимкнути запобіжник / вимикач, якщо користувач в іншому випадку піддався біді.

Ви добре зазначаєте, і я вважаю, що розумно вважати, що провід 3 (земля) можна було б позбутися повністю. Зрештою, це не так, як це на екрані, який зупиняє викиди викидів - це просто дріт і, як правило, меншого перерізу, ніж живий або нейтральний.

Але як би тоді працював автоматичний вимикач витоку землі для захисту користувача? Він (ELCB) сидить там і шукає струм заземлення, що стікає назад по земляному проводу - цей струм говорить про те, що при навантаженні відбувається щось незвичне (телевізор, пральна машина, стельовий вентилятор тощо). Якщо струм тече, то деяка ізоляція руйнується і потенційно оголені частини пристрою (підключені до заземлюючого проводу) можуть загрожувати підключенням до живого проводу через деградацію або неправильне використання. Якщо це трапиться, то нам може це сказати лише провід-3.

Сучасні установки (в ЄС) використовують RCB, щоб зробити те саме, але не покладаються на вимірювання струму Землі - вони мають на увазі це шляхом вимірювання струму "різниці" між живим і нейтральним. Це робиться за допомогою подачі L і N через тороїдальне серцевину і має багатооборотну вторинну обмотку, яка може спровокувати скидання, якщо «різниця» підніметься вище (скажімо) 30mA.

А тепер подумайте про бідного електрика, який проводить підключення чиєїсь хати - якщо нейтральний не відрізнявся від живого простим вольтметром, то його (або її) робота набагато складніше.

Всього кілька думок.

Якщо через Дріт-3 не протікає струм, потенціал через нього не буде (закон Ома). Таким чином, будь-який випадок, підключений до Wire-3, також є потенціалом наземного зв'язку, тобто безпечно доторкатися, оскільки між корпусом і землею немає потенціалу.

Провід-2 несе струм, і якщо він підключений до корпусу, це призведе до потенціалу від корпусу до землі, який може бути шкідливим. Також можливо, що якщо Wire-2 перерветься і пристрій підключено неправильно (Wire-2 та Wire-1 взаємозамінні, це легко можливо), справа несподівано має повний фазовий потенціал.

Якби ви підключили Wire-2 в різних точках до землі, ви також зробили б неможливим надійно виявити залишкові струми - і вони вже можуть вбити вас.

Далі вниз по лінії буде контактувати тільки навчений персонал, і додаткова безпека може вже не знадобитися. І ви економите багато грошей, не маючи четвертого дроту аж до генератора. (Є системи, які працюють так)

Принаймні, те, що я зрозумів - або, принаймні, так.

Я розумію, що я хотів би підкріпити те, що "земля" більш чітко позначається як "політика безпеки". Він був доданий як система вторинного заземлення для безпеки, якщо, скажімо, "гарячий" відвід перейшов до (металевого) корпусу пристрою. Не завжди були трипровідні однофазні схеми. Провід "нейтральний" або "зворотний" є зворотним провідником до генераторної установки. Я завжди намагаюся зберегти це як свою орієнтир. (Можливо, я тут далеко, але мені здається, що зворотний провідник насправді не потрібен; повертайтеся через землю. Будь ласка, порадьте.) Не слід застосовувати регулярні послуги до заземлення (зеленого кольору), хоча я підозрюю, що це зручно провід починає використовуватися як повернення електричних ланцюгів управління (таймери тощо ...). Електромонтажник і власник також не захочуть запускати окремий провід для цього і обдурять, допускаючи невеликий невеликий струм. Традиційні освітлені настінні вимикачі досягаються тиканням невеликого струму через ланцюг розжарювання, на якій не помічається світла. CFL будуть мерехтіти (по мірі накопичення заряду). Окремий заземлення дозволив би спрацьованому освітлювальному перемикачу стіни, якби він був побудований з додатковим проводом. Отже, ми допускаємо це використання ланцюга заземлення чи ні? Я кажу "ні", тому що це було призначено напевно не бути в прямому ефірі. Метод струменя був хитрим шахрайством, але не був відкритим контуром. Трохи дотичної, але це практичність ситуації. Традиційні освітлені настінні вимикачі досягаються тиканням невеликого струму через ланцюг розжарювання, на якій не помічається світла. CFL будуть мерехтіти (по мірі накопичення заряду). Окремий заземлення дозволив би спрацьованому освітлювальному перемикачу стіни, якби він був побудований з додатковим проводом. Отже, ми допускаємо це використання ланцюга заземлення чи ні? Я кажу "ні", тому що це було призначено напевно не бути в прямому ефірі. Метод струменя був хитрим шахрайством, але не був відкритим контуром. Трохи дотичної, але це практичність ситуації. Традиційні освітлені настінні вимикачі досягаються тиканням невеликого струму через ланцюг розжарювання, на якій не помічається світла. CFL будуть мерехтіти (по мірі накопичення заряду). Окремий заземлення дозволив би спрацьованому освітлювальному перемикачу стіни, якби він був побудований з додатковим проводом. Отже, ми допускаємо це використання ланцюга заземлення чи ні? Я кажу "ні", тому що це було призначено напевно не бути в прямому ефірі. Метод струменя був хитрим шахрайством, але не був відкритим контуром. Трохи дотичної, але це практичність ситуації. ми допускаємо це використання ланцюга заземлення чи ні? Я кажу "ні", тому що це було призначено напевно не бути в прямому ефірі. Метод струменя був хитрим шахрайством, але не був відкритим контуром. Трохи дотичної, але це практичність ситуації. ми допускаємо це використання ланцюга заземлення чи ні? Я кажу "ні", тому що це було призначено напевно не бути в прямому ефірі. Метод струменя був хитрим шахрайством, але не був відкритим контуром. Трохи дотичної, але це практичність ситуації.

Нейтральний (провід-2) не заземлений. Він вимірюється так само, як земля на виході, якщо ви не проводите струм.

Як тільки ви проводите струм, напруга на нейтральному з'єднанні на виході не буде дорівнює нулю.

Давайте використовувати приклад:

Розетка на відстані 50 футів від вимикача, ви малюєте 12 амперів (фен,) дріт 14G. Цей сайт, каже, опір 0,13 Ом.

12A, * 0,13 Ом = 1,56 В на лопаті у розетці. Не багато, але не нуль.

Також є новіші вимикачі та штекери GFI, які виявляють, чи є струм, що протікає в заземлювальному проводі, і будуть спрацьовувати, якщо так.

Залежно від країни, Wire-2 не завжди є нейтральним і підключений до Wire-3. Провід-1/2 також може бути двома фазами (обидва живі). Інший аспект полягає в тому, що Wire-3 завжди заземлений, захищаючи металевий кожух від живуть у разі несправності.

Ось точна причина простою англійською мовою. Якщо ви використовуєте інструмент чи прилад, а звичайний "заземлення" відключається, то Ви можете стати землею за замовчуванням, шо кажучи, щонайменше. Однак якщо корпус вашого електроінструменту, рама вашої лампи або весь метал у вашій електричній плиті також заземлені окремо, ви в безпеці. За звичайних обставин земля ніколи не відключатиметься, але раз у деякий час це може бути, тому добре б третій провід правильно підключити до землі. Крім того, при несправній проводці, якийсь ідіот може підключити два дроти заднім ходом, багато приладів хотіли б у будь-якому випадку, але корпус може бути живим! Але якщо кожух заземлений окремо, він негайно продув запобіжник.