Чому нейтраль головного прив'язана до землі?

Мій тато - електрик, і я сам інженер-конструктор електроніки, і донині він досі не міг дати мені вагомих причин для цього.

Розглянемо дві наступні картини / ситуації - обидва того ж випадку, але з нейтральним, не прив'язаним до землі у другому. Вибачте за погані діаграми, але уявіть, що вони засувають виделку у вилку / ніж у тостері / тощо. щоб доторкнутися до активних.

На першому знімку людина отримує ураження електричним струмом. Класичний чохол. Це відбувається тому, що між рукою людини та землею біля їхніх ніг є різниця в 240 ВAC. Ключове, що слід зазначити, - це різниця в 240 В постійного струму.

На другому знімку людина знову торкається активного дроту - однак, оскільки земля не прив’язана до нейтралі, не існує гарантованої різниці 240В змінного струму. Немає. Як і підключення до світла лише одного кінця батареї, така ситуація не має замкнутого контуру. Таким чином, єдиний спосіб отримати шок - це якщо людина перебуває одночасно активною і нейтральною, - що вам доведеться намагатися вбити себе, якби ви це якось робили (тобто, на мою думку, більшість електричних ударів викликані активними -> земний потенціал, неактивний -> нейтральний - і , прив'язавши нейтрально до землі, нічого не запобігає активним -> нейтральним потенційним ударам).

Так, земля може плавати і може бути "будь-яким" потенціалом з посиланням на активних, і приємно прив'язати її до нейтралі на електростанціях, трансформаторних розетках і поза нашим будинком із землею, щоб "ми знали", який потенціал вона сидить у. Але ви можете зробити такий аргумент, що це може призвести до небезпечного потенціалу щодо будь-якого ізольованого джерела живлення. Тому я не думаю, що це солідний аргумент і єдина причина. Крім цього, іноді використовуються ізольовані трансформатори / джерела живлення з єдиною метою захисту від удару - так чому б ми не просто ізолювали всю землю від нашої електромережі? Ха-ха.

Очевидно, що заземлювальне шасі більше не буде необхідним, якби нейтраль не була прив’язана до землі - адже дотик до металевого кожуха не був би небезпечним, якби з якоїсь причини пристрій став живим (тобто таким же, як ситуація 2).

TL; DR: єдина причина, по якій ми прив'язуємо землю до нейтралі, щоб ми знали, що земля під нами - 0 В по відношенню до активних? Або є якась інша причина?

Існує чотири причини заземлення нейтралі.

1. Заземлення нейтральне забезпечує загальну орієнтир для всіх речей, підключених до енергосистеми. Це робить з'єднання між пристроями безпечними (r).

2. Без заземлення статична електрика буде накопичуватися до того моменту, коли в розподільному пристрої будуть виникати дуги, що спричинить значні втрати переданої потужності, перегріву, пожежі тощо.

3. За допомогою плаваючої системи можна провести короткий проміжок між внутрішньою та сусідньою системами через наземний шлях, як показано нижче. Увімкнення світла у вашому будинку може призвести до того, що світло буде вимкнено і у вашому будинку сусідів. Ця характеристика є дуже непередбачуваною.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

4. Нарешті, повертаючи шлях на землю до нейтралі, коротке до заземленого шасі пристрою викликає передбачуваний результат з точки зору запобіжника або вимикача. Це забезпечує значну перевагу захисту користувачів.

Підсумки

У простій моделі здається, що безпечніше не прив'язувати землю до нейтралі. Однак насправді в розподіленій системі електропостачання немає гарантії цього, оскільки у вас немає способу дізнатися, чи є інший шлях назад до трансформатора іншим маршрутом. Тобто, у пункті 3 вище, ви можете загрожувати електричним струмом так само, як якщо б ваш нейтрал був заземлений.

Зрештою, інші переваги прив’язки землі до нейтралі переважають можливу, але ненадійну вигоду від ізоляції.

ПРИМІТКА: З точки 4 відбувається зміщення парадигми в тому, як потрібно думати про зв'язок "нейтраль-земля". Не думайте про нейтральний зв'язок із землею, а замість того, щоб земля була підключена до нейтралі, щоб струм від короткого до заземлення повернувся до трансформатора.

Те, про що ви говорите, - це ізольована система . У мене є розширений трактат про нього тут . В ізольованій системі "перша несправність заземлення є вільною" (і стає зв'язком нейтраль-земля). Це ідея, яку ви просуваєте.

Проблема - друга. Якщо у вас персонал з технічного обслуговування активно не проводить тестування ізоляції, не переслідує і не усуне цю першу несправність, він вийде з ладу мовчки, невизнаним і не чекає . Отже, ви знову в тому ж складному стані , тільки зараз ви не знаєте, чи гаряче чи нейтральне буде сьогодні смертельним для вас.

Існує також помилка, що ви виявили один випадок використання, коли ваша ідея краща, але ви не розглядаєте всі інші випадки використання. NFPA робить і враховує їх все в балансі, і розробляє найкращі практики, які врятують найбільше життя та будинки. Це буквально їхня робота, будучи Національною асоціацією з запобігання пожежам.

Також ізольована система не працює, якщо у вас немає власного трансформатора, оскільки вся система повинна знаходитись під загальним обслуговуванням, щоб ви могли переконатися, що вона залишається ізольованою. У мене розкіш мати власний трансформатор. Я запустив це як "ізольовану систему" випадково (несправна нейтральна зв'язок). "Перша вина землі" справді пройшла безшумно і застала мене зненацька. Я виявив це після знеструмлення ланцюга та витягування проводів з розетки. Я спалахнув гарячою землею лише для того, щоб переконатися, що ланцюг вимкнено, і це знову засвітило ланцюг! Що??? Виявляється в неспорідненому контурі, гаряче пошкодило землю. Земля була 120В від нейтральної скрізь у системінавіть на вимкнених схемах! Це дуже погано, і просто дурниці, які відбуваються в ізольованих системах, які грамотно не підтримуються. Не мовчати - БАД.

Я скажу так: це був хороший тест на перевірку попередньої роботи, який був повною переробкою сайту, який мав десятки серйозних дефектів.

У ІТ-мережі , де обидва рядки на сокеті живуть, GFCI не працюватиме за однією помилкою .
Що має переваги в деяких системах з високою безперервністю (наприклад: операційні зали), одна помилка не вимикає все.
Але вам потрібно буде активно відслідковувати окремі несправності, використовуючи моніторинг ізоляції .

Натомість ми заземлюємо нейтрально, щоб навіть з однієї несправності захисні механізми спрацювали. Ми називаємо це TT-мережею .

Це не має нічого спільного з безпекою дотику. SELV (безпека надзвичайно низької напруги 42В) призначена для вологих приміщень та безпеки на дотик.

Як підкреслив Ніл, велика картина полягає в тому, що ти є частиною великої електричної мережі, і якби вона десь не була заземлена, вся проклята штука пливе високо - можливо, до $ блискавок.

Ваше друге запитання "Чи не було б безпечніше просто пропливати", стає дуже цікавим питанням, коли у вас є локальна, не пов'язана з сонячною енергією система. Електричні регістри (тут) зобов’язують вас заземлити N, але насправді це просто робить його більш небезпечним.

Це тема, про яку ми (встановлюючи сонячну енергію) сперечалися з певною тривалістю, не маючи хорошого висновку.

У телевізійній лабораторії ми прописали використання ізоляційного трансформатора для гальванічного відокремлення нашого приладу від випробуваної мережі. Це зробило телевізор безпечним для дотику однією рукою. Це також зробило телевізор безпечним для тестування, тобто підключити заземлення вашого осцилографа до ланцюга. Але коли ви підключаєте заземлений 'сферу дії до плаваючого кола, він знову стає заземленим, і в принципі небезпечним для дотику!

Щоб дійти до справи, у нас був закон, згідно з яким забороняється підключати силову смугу до ізоляційного трансформатора. Використовуйте один трансформатор на пристрій. В іншому випадку стає занадто легко доторкнутися до двох пристроїв і з'ясувати важкий спосіб, що один "гарячий" щодо іншого. Ви не можете гальванічно розділити цілу будівлю і очікуєте, що схема залишиться плаваючою та безпечною.

Крім ненавмисного заземлення через якийсь пристрій, існує також струм витоку на землю через конденсатори. Ваш комп'ютер має гальванічно розділене джерело живлення, тому його можна безпечно торкатися. Але існує Ц між первинним заземленням і вторинним для короткого замикання на ІМП СМПС. Якщо заземлення не підключено, і ви торкаєтесь корпусу, то струм 50-60 Гц через цей C (і C трансформатора) дає вам дзвін. Підключіть 10 таких пристроїв з 10 Cs разом, не чітко заземляючи жоден із них, і це поштовх стає шоком. Ось чому слід використовувати розетку із землею для сучасних електронних пристроїв. [редагувати: додано схематично з іншої теми Генрі Крун]

Основна причина полягає в продуванні захисних запобіжників, щоб забезпечити достатню для цього струм несправності. Однак це також допомагає обмежити екскурсії напруги в трифазному розподілі.

Звичайна помилка в прямому ефірі на шасі. Без приєднання нейтралі до землі не протікатиме жоден значний струм, який би продув запобіжник і відключив живу.

Розглянемо 3-фазовий трансформатор локального розподілу, фаза 240 В до N, 415 В між фазами. Якщо несправність "живий заземлення" заземлила червону фазу, то N стане 240 В на землю, а синя та жовта фази стануть 415 В на землю, поставивши більше напруги на ізоляцію у всіх інших властивостях, приймаючи однофазну подачу від того ж трансформатора .

Відповідь одним словом: передбачуваність.

Іноді для мережі краще бути передбачуваним, ніж "іноді" або "зазвичай" бути безпечнішим / дешевшим / краще яким-небудь іншим способом. Передбачуваність робить можливою глобальну безпеку / ефективність / ефективність, оскільки це спрощує використання мережі та проектування речей, підключених до неї. Ви вирішуєте проблеми один раз, замість кожної реалізації.

Тут, в Австралії, ми називаємо систему MEN. IEC множинно нейтральний, система MEN описує систему MEN як систему TN-CS (Terra Neutral Combined Seperate), що є вигадливим способом сказати; нейтральний і заземлюючий провідник є функціонально і фізично однаковим провідником між зоряною точкою розподільного трансформатора і точкою живлення, яка буде у власності споживача.

Саме в місці живлення комбінований провідник розділяється на два фізичні провідники, нейтральний і земний. Потім головний заземлювальний клем з'єднується з більшою масою землі за допомогою основного заземлюючого провідника і заземлення. Цей процес повторюється в кожному властивості і, таким чином, є частиною системи, яку ми називаємо системою PME (Protective Multiple Earth).

Причиною того, що система ПМЕ прямо вперед, чим далі ви отримуєте від трансформатора, тим більший потенціал зростає на нейтральному провіднику щодо землі. Система PME дозволяє підняти напругу, щоб відключитися від землі на кожному об'єкті, і таким чином підтримує нейтральну напругу незмінно низькою. Підтримуючи нейтральну напругу на максимально наближеному до потенціалу заземлення, можна використовувати хорошу опорну напругу та засіб для зменшення перепадів напруги, що виникають між оголеними струмопровідними частинами обладнання та сторонніми струмопровідними частинами шляхом еквіпотенціальної зв'язку.

Наявність заземлюючого провідника дозволяє автоматично відключати подачу в разі короткого замикання на замикання на землю за допомогою струму дефекту низьким шляхом імпедансу, достатнього для роботи захисного пристрою ланцюга.

Струм несправності завжди хоче знайти свій шлях до джерела (трансформатора).

Отже, щоб відповісти на ваше запитання; Заземлення є насправді дуже складною частиною будь-якої системи розподілу і є невід'ємною частиною пристроїв захисту, дозволяючи їм функціонувати так, як вони були розроблені. Заземлюючий провідник не отримує достатньої заслуги за те, що робить !!!

Цей полюс живлення поза моїм будинком показує перевагу заземлення нейтрального проводу. Живий провід розташовується сам по собі в найвищому і найбезпечнішому місці, тоді як нейтральний провід знаходиться далі на полюсі.

Сенс заземлюючих пристроїв полягає в тому, що якщо (реально, коли) є короткий до частини, яку ви можете доторкнутися до ланцюга, то струм швидко протікає протягом дуже короткого періоду часу, а потім захист від надмірного струму на гілці відключає сповіщення оглядач, що є проблема. Нейтральний пов'язаний із землею, щоб потенційну небезпеку короткого короткого відчути та захистити від нього. Я думаю, що кращим прикладом важливості є тостер, який замикає мережу на шасі. Якщо він заземлений, вимикач вискакує щоразу, коли ви підключаєте тостер, і ви або виправляєте його, або отримуєте новий. Якщо тостер не є заземленим мережевим потенціалом, сидите там біля шасі тостера, очікуючи, що ви завершите ланцюг на землю (як, наприклад, доторкніться до тостеру однією рукою та потопитесь другою). Друга ситуація залишає вас у значній небезпеці. Якщо розетка не захищена GFCI, ви можете побачити кілька амперів, що протікають через вас протягом декількох мс перед традиційними магнітними вимикачами. Цього більш ніж достатньо, щоб завдати серйозної шкоди та / або вбити залежно від шляху. Якщо нейтраль не прив’язана до землі, то немає впевненості, що короткий захист відключить захист від надмірного струму.