Ana neden nötr dünyaya bağlı?

Babam bir Elektrikçi ve ben de bir Elektronik Tasarım Mühendisiyim ve bu güne kadar bana bunun için iyi bir sebep veremedi.

Aşağıdaki iki resmi / durumu göz önünde bulundurun - ikisi de aynı durumda, ancak nötr durumdayken ikinciye dünyaya bağlı değil. Zayıf diyagramlar için özür dileriz, ancak ekmek kızartma makinesinde bir tavada / bıçakta çatal yapıştırdıklarını düşünün. aktif dokunmak için.

İlk resimde, kişi elektrik çarpması alır. Klasik durum Bunun nedeni, kişinin eli ile yerin dibinde ayakları arasında 240VAC fark olması. Burada dikkat edilmesi gereken en önemli şey , şoka neden olan 240VAC farkı olduğudur .

İkinci resimde, kişi aktif kabloya tekrar dokunuyor - ancak, toprak nötr bağlı olmadığından, garantili 240VAC farkı yoktur. Yok. Bir bataryanın yalnızca bir ucunu bir ışığa takmak gibi, bu durumun da kapalı devresi yoktur. Bu nedenle, şok almanın tek yolu, aynı anda hem aktif hem de nötr tutulan bir kişi - eğer bir şekilde bunu yaptıysanız, kendinizi öldürmeye çalışmak zorunda kalacağınız şeydir (yani benim açımdan, elektrik şoklarının çoğunun aktif olması neden olur) -> toprak potansiyeli, aktif değil -> nötr - ve , toprağa nötr bağlamak, aktif -> nötr potansiyel şokları önlemek için hiçbir şey yapmaz).

Evet, dünya hareketli olabilir ve aktif olana göre "herhangi bir" potansiyel olabilir ve onu elektrik santrallerinde, trafo çıkışlarında ve evin dışında bir toprak kazıkıyla nötr hale getirmek güzel, bu yüzden ne kadar potansiyel olduğunu biliyoruz en. Ancak, bu tartışmayı, herhangi bir izole güç kaynağı için tehlikeli bir potansiyele yol açabileceği şeklinde yapabilirsiniz . Bu yüzden bunun sağlam bir tartışma ve tek sebep olduğunu sanmıyorum. Bunun üzerine, izole edilmiş transformatörler / güç kaynakları bazen sadece şoktan korunma amacıyla kullanılmaktadır - öyleyse neden tüm dünyayı elektrik şebekemizden ayırmıyoruz? Haha.

Açıkça, nötr toprağa bağlı olmasaydı, topraklama şasesi artık gerekli olmayacaktı - çünkü bir nedenden dolayı cihazın canlı olması durumunda metal kasaya dokunmak tehlikeli olmayacaktı (yani durum 2 ile aynıydı).

TL; DR: Dünyayı nötr hale getirmemizin tek nedeni, altımızdaki zeminin aktif olarak 0V olduğunu bilmemiz? Yoksa başka bir sebep var mı?

Nötrü topraklamanın dört sebebi var.

1. Topraklama nötrü, güç sistemine bağlı her şey için ortak bir referans sağlar. Bu cihazlar arasında güvenli hale getirir (r).

2. Topraklama olmadan, elektriğin şaltta ark oluşacağı noktaya kadar iletilen güç, aşırı ısınma, yangın vb.

3. Yüzer sistemde, aşağıda gösterildiği gibi hem iç hem de çevre sistemler arasında topraklama yolu ile kısa devre olması mümkündür. Evinizde bir ışığın açılması, komşularınızın evinde de bir ışığın yanmasına neden olabilir. Bu karakteristik oldukça öngörülemez.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

4. Son olarak, toprağa bir dönüş yolu vererek, bir cihazın topraklanmış şasisine kısa devre, bir sigorta veya kesici tepkisi açısından öngörülebilir bir sonuca neden olur. Bu, kullanıcıya büyük oranda koruyucu koruma sağlar.

Özetle

Basit bir modelde, zemine nötr bağlanmamak daha güvenli olacak gibi görünmektedir. Bununla birlikte, gerçekte, dağıtılmış bir güç sisteminde, bunun garantisi yoktur, çünkü transformatöre giden farklı bir yoldan başka bir yol olup olmadığını bilemezsiniz. Yani, yukarıdaki 3. maddede, nötrünüz topraklanmış gibi elektrik çarpma tehlikesiyle karşı karşıya kalabilirsiniz.

Sonunda, zemini nötr hale getirmenin diğer faydaları, olası ancak güvenilmez bir izolasyon yararından daha ağır basar.

NOT: 4. noktadan itibaren nötr-toprak bağlantısı hakkında düşünmeniz gereken bir paradigma kayması vardır. Toprağa bağlı olan nötrleri düşünmeyin, bunun yerine akımın trafoya geri dönmesini sağlamak için kısadan toprağa bir nötre bağlı olduğunu düşünün.

Bahsettiğin şey yalıtılmış bir sistem . Burada geniş bir tezim var . Yalıtılmış bir sistemde, "ilk toprak arızası serbesttir" (ve nötr-toprak bağı haline gelir). Teşvik ettiğin fikir bu.

Sorun ikincisi. Bakım personelinizin aktif olarak izolasyon testi yapması ve bu ilk topraklama hatasını takip edip ortadan kaldırmadıkça , sessizce, algılanamayacak ve beklemeye geçmeyecektir . Demek ki aynı çıkmazda geri döndün, ama şimdi, bugün sıcak ya da nötrün ölümcül olup olmayacağı hakkında hiçbir fikrin yok.

Ayrıca, fikrinizin daha iyi olduğu bir kullanım vakasını keşfettiğinizde yanlışlık var , ancak diğer tüm kullanım durumlarını da göz önünde bulundurmuyorsunuz. NFPA, hepsini dengede tutar ve dengede tutar, en fazla hayatı ve evi kurtaracak en iyi uygulamaları geliştirir. Kelimenin tam anlamıyla onların işi, Ulusal Yangın Önleme Derneği.

Ayrıca izole edilmiş bir sistem kendi transformatörünüz olmadıkça çalışmaz, çünkü tüm sistemin ortak bakım altında olması gerekir, böylece yalıtılmış kaldığından emin olabilirsiniz. Kendi transformatörüme sahip olma lüksüne sahibim. Kazara "yalıtılmış bir sistem" olarak çalıştırdım (hatalı nötr-toprak bağı). “İlk toprak hatası” gerçekten de sessizce başarısız oldu ve beni habersiz bıraktı. Bunu bir devrenin enerjisini kestikten ve kabloları prizden çektikten sonra keşfettim. Devrenin kapalı olduğundan emin olmak için toprağa sıcak çarptım ve bu da devreyi yeniden yaktı ! Ne??? İlişkisiz bir devrede olduğu ortaya çıktı, sıcak topraklama hatası aldı. Topraklama sistemin her yerinde nötr 120V oldukapalı olan devrelerde bile! Bu çok kötü ve sadece yetkin bir şekilde sürdürülemeyen yalıtılmış sistemlerde meydana gelen bir saçmalık. Sessizlik başarısız BAD.

Bu ki: Bir sitenin komple yeniden kablolama oldu daha önceki çalışmaları için iyi bir doğrulama testi yapıldı vardı ciddi kusurları onlarca.

Soketteki her iki hattın da canlı olduğu bir BT ağında , GFCI tek bir hatayla çalışmaz .
Bazı yüksek devamlılık sistemlerinde (örneğin: ameliyathane) avantajları olan tek bir hata her şeyi kapatmaz.
Ancak, izolasyon izlemeyi kullanarak tek arızaları aktif olarak izlemeniz gerekecektir .

Bunun yerine nötrü topraklıyoruz, böylece tek bir hatada bile koruma mekanizmaları çalışıyor. Biz buna TT ağı diyoruz .

Dokunma güvenliği ile ilgisi yok. SELV (güvenlik ekstra düşük voltaj 42V) ıslak alanlar ve dokunma güvenliği içindir.

Neil'in belirttiği gibi, büyük resim, büyük bir elektrik şebekesinin parçası olduğunuz ve herhangi bir yere topraklanmamış olsaydı, lanet olası her şey, muhtemelen $ yıldırım voltuna kadar yükseliyordu.

İkinci sorunuz “Yerel olarak bağlantısız bir güneş enerjisi sistemine sahip olduğunuzda“ onu yüzdürmek daha güvenli olmaz mıydı? ”, Çok ilginç bir sorudur. Elektrik regleri (burada) sizi N topraklaması için zorunlu kılar, ama gerçekten, bu sadece onu güvensiz yapar.

Bu, (güneş enerjisi takma) iyi bir sonuç olmadan bir süredir tartışdığımız bir konudur.

TV laboratuvarında, test edilmekte olan cihazımızı elektrik şebekesinden galvanik olarak ayırmak için bir izolasyon transformatörü kullanılmasını öngördük. Bu, TV'yi TEK el ile dokunmak için güvenli hale getirdi. Ayrıca TV'yi test etmek, yani osiloskopunuzun topraklamasını devreye bağlamak için güvenli hale getirmiştir. Ancak topraklanmış bir kapsamı kayan bir devreye bağladığınızda, tekrar topraklanır ve prensipte dokunmak güvensizdir!

Bu noktaya gelebilmek için, bir güç şeridini bir izolasyon transformatörüne bağlamanın yasak olduğu konusunda bir yasa vardı. Cihaz başına bir transformatör kullanın. Aksi takdirde, iki cihaza dokunmak ve birinin diğerine göre "sıcak" olduğunu zor yoldan bulmak çok kolay hale gelir. Bir binanın tamamını galvanik olarak ayıramazsınız ve devrenin kayan ve güvenli kalmasını bekleyemezsiniz.

Bazı cihazlardan yanlışlıkla yapılan topraklamanın yanı sıra, kapasitörler aracılığıyla toprağa da kaçak akım vardır. Bilgisayarınızın galvanik olarak ayrılmış bir güç kaynağı vardır, bu nedenle dokunmak güvenlidir. Ancak, birincil toprak ile ikincil arasında SMPS'nin EMI'sini kısa devre yapmak için bir C vardır. Toprak bağlı değilse ve kasaya dokunursanız, o zaman C (ve transformatörün C) içinden geçen 50-60 Hz akım size bir karıncalanma verir. Bunlardan herhangi birini açıkça topraklamadan 10 adet C ile birlikte bu tür 10 cihazı bağlayın ve bu karıncalanma şok olur. Bu nedenle modern elektronik cihazlar için topraklı bir priz kullanmalısınız. [edit: başka bir konudan şematik eklendi Henry Crun]

Bunun ana nedeni, arıza akımının bu amaç için yeterli olmasını sağlamak için koruyucu sigortaları üflemektir. Bununla birlikte, 3 fazlı dağıtımdaki voltaj çıkışlarının sınırlanmasına da yardımcı olur.

Şasi toprağına yaşamak yaygın bir hatadır. Nötr toprağa bağlanmadıkça, sigortayı patlatacak ve canlı bağlantısını kesecek hiçbir önemli akım akmaz.

3 fazlı bir yerel dağıtım trafosunu, 240v fazından N'ye, fazlar arasında 415v olarak düşünün. Canlı bir topraklama arızası kırmızı fazı topraklarsa, N, toprağa 240v olur ve mavi ve sarı fazlar toprağa 415V olur, bu da aynı trafodan tek fazlı beslemesini alarak diğer tüm özelliklerde yalıtım üzerinde daha fazla baskı oluşturur. .

Tek kelimeyle cevap: Tahmin edilebilirlik.

Bazen, bir ağın öngörülebilir olması, "bazen" veya "genellikle" daha güvenli / daha ucuz / başka bir şekilde daha iyi olmasından daha iyidir. Öngörülebilirlik , ağın kullanımını ve ona bağlı şeylerin tasarımını basitleştirdiğinden küresel güvenliği / verimliliği / etkinliği mümkün kılar. Her uygulama yerine sorunları bir kez çözersiniz.

Burada Avustralya'da MEN sistemi denilen şeye sahibiz. Çoklu Toprak Nötr, IEC MEN sistemini, süslü bir şekilde söyleyen bir TN-CS sistemi (Terra Neutral Kombine Ayırılmış) olarak tanımlar; nötr ve toprak iletkeni, işlevsel ve fiziksel olarak, dağıtım trafosunun yıldız noktası ile tüketicinin mülkünde olacak olan tedarik noktası arasındaki aynı iletkendir.

Kombine iletkenin, nötr ve toprak olmak üzere iki fiziksel iletkene ayrılması arz noktasındadır. Ana topraklama terminali daha sonra ana topraklama iletkeni ve bir toprak kazık vasıtasıyla dünyanın daha büyük kütlesine bağlanır. Bu işlem her mülkte tekrarlanır ve böylece PME sistemi (Koruyucu Çoklu Toprak) olarak adlandırdığımız sistemin bir parçasını oluşturur.

PME sisteminin düz ileri gitmesinin nedeni, transformatörden ne kadar uzaklaşırsanız, nötr iletken üzerinde toprağa göre potansiyel artar. PME sistemi voltaj yükselişinin her bir özellikte toprağa düşmesini sağlar ve böylece nötr voltajı sabit bir şekilde düşük tutar. Nötr voltajı mümkün olduğunca toprak potansiyeline yakın tutarak iyi bir referans voltajı kullanın ve ekipmanın açık iletken parçaları ile dış iletken parçaları arasında eşit potansiyel bağlanma yoluyla ortaya çıkan voltaj farklılıklarını azaltmak için bir araç kullanın.

Topraklama iletkeni olması, devre akımı koruma cihazını çalıştırmak için yeterli bir düşük empedanslı yol, arıza akımı ile kısa devre olması durumunda beslemenin otomatik olarak kesilmesine izin verir.

Arıza akımı her zaman orijine (trafo) geri dönüş yolunu bulmak ister.

Yani sorunuzu cevaplamak için; topraklama aslında herhangi bir dağıtım sisteminin çok karmaşık bir parçasıdır ve tasarlandıkları gibi işlev görmelerine izin vererek koruma cihazlarının ayrılmaz bir parçasını oluşturur. Topraklama iletkeni ne yaptığı için yeterli kredi almaz !!!

Evimin dışındaki bu elektrik direği, nötr telin topraklanması avantajını gösteriyor. Canlı tel kendi başına en yüksek ve en güvenli yere yerleştirilirken, nötr tel direğe doğru iner.

Topraklama cihazlarının amacı, (gerçekçi olarak) bir devreye dokunabileceğiniz kısa bir kısma sahipseniz, akımın çok kısa bir süre boyunca hızlı bir şekilde akması ve ardından daldaki aşırı akım korumasının uyarı vermesidir. Bir sorun olduğunu bir seyirci. Nötr, olası kısa tehlikenin algılanabileceği ve karşı korunabileceği konusunda toprağa bağlıdır. Bence önemi daha iyi bir örnek, şasisine şebekeyi kısaltan bir ekmek kızartma makinesi. Topraklanmışsa, kızartma makinesini her taktığınızda devre kesici açılır ve onu onarır ya da yenisini alırsınız. Eğer ekmek kızartma makinesi topraklanmamışsa, elektrik şebekesi potansiyelini orada ekmek kızartma makinesinin şasisinde otururken devreyi toprağa tamamlamanızı bekler (ekmek kızartma makinesinin bir eliyle dokunup diğeriyle batmak gibi). İkinci durum sizi ciddi tehlikeye sokar. Priz bir GFCI ile korunmuyorsa, geleneksel bir manyetik kırıcı açılmadan önce birkaç ms boyunca birkaç amper aktığını görebilirsiniz. Bu, yola bağlı olarak ciddi hasar ve / veya öldürme yapmak için fazlasıyla yeterli. Nötr toprağa bağlı değilse, kısa devre aşırı akım korumasını tetikleyeceği kesin değildir.