Tại sao chính của trung tính gắn liền với trái đất?

Bố tôi là một Thợ điện và bản thân tôi là một Kỹ sư Thiết kế Điện tử, và cho đến ngày nay ông vẫn chưa thể cho tôi một lý do chính đáng cho việc này.

Hãy xem xét hai hình ảnh / tình huống sau đây - cả hai trường hợp giống nhau, nhưng với trung tính không bị ràng buộc với trái đất trong lần thứ hai. Xin lỗi về sơ đồ nghèo nàn, nhưng hãy tưởng tượng họ đang cắm một cái nĩa trong phích cắm / dao trong máy nướng bánh mì / v.v. để chạm vào hoạt động.

Trong bức ảnh đầu tiên, người này bị điện giật. Trường hợp cổ điển. Điều này là do có sự khác biệt 240VAC giữa bàn tay của người và trái đất dưới chân họ. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là sự khác biệt 240VAC gây ra cú sốc.

Trong bức ảnh thứ hai, người đó lại chạm vào dây hoạt động - tuy nhiên, vì trái đất không bị ràng buộc với trung tính, không có sự khác biệt 240VAC được đảm bảo. Không ai. Giống như móc chỉ 1 đầu pin vào đèn, tình huống này không có mạch kín. Vì vậy, cách duy nhất để nhận được một cú sốc là nếu một người tổ chức hoạt động và trung tính cùng lúc - mà bạn sẽ phải cố gắng để giết mình nếu bạn đã làm điều đó bằng cách nào đó (tức là quan điểm của tôi là, những cú sốc điện hầu hết là do hoạt động -> tiềm năng trái đất, không hoạt động -> trung tính - và , gắn trung tính với trái đất không có gì ngăn cản hoạt động -> các cú sốc tiềm năng trung tính).

Đúng vậy, trái đất có thể nổi và có thể là "bất kỳ" tiềm năng nào liên quan đến hoạt động, và thật tuyệt khi buộc nó ở trạng thái trung lập tại các nhà máy điện, ổ cắm máy biến áp và bên ngoài ngôi nhà của chúng ta với một cọc đất để "chúng ta biết" nó có tiềm năng gì tại. Nhưng bạn có thể đưa ra lập luận rằng nó có thể tăng đến một số tiềm năng nguy hiểm về bất kỳ nguồn cung cấp điện bị cô lập nào . Vì vậy, tôi không nghĩ rằng đó là một lý lẽ vững chắc và lý do duy nhất. Trên hết, đôi khi các máy biến áp / nguồn điện bị cô lập được sử dụng cho mục đích duy nhất là bảo vệ khỏi sốc - vậy tại sao chúng ta không cách ly toàn bộ trái đất khỏi lưới điện? Haha.

Rõ ràng, khung tiếp đất sẽ không còn cần thiết nữa nếu trung tính không được gắn với trái đất - bởi vì chạm vào vỏ kim loại sẽ không nguy hiểm nếu vì lý do nào đó thiết bị trở nên sống động (ví dụ như tình huống 2).

TL; DR: là lý do duy nhất chúng ta buộc trái đất thành trung tính để chúng ta biết mặt đất bên dưới chúng ta là 0V đối với hoạt động? Hoặc có một số lý do khác?

Có bốn lý do để nối đất trung tính.

1. Nối đất trung tính cung cấp một tài liệu tham khảo chung cho tất cả mọi thứ được cắm vào hệ thống điện. Điều đó làm cho kết nối giữa các thiết bị an toàn (r).

2. Không có mặt đất, tĩnh điện sẽ tích tụ đến mức xảy ra hiện tượng phóng điện trong thiết bị đóng cắt gây ra tổn thất đáng kể về năng lượng truyền, quá nhiệt, hỏa hoạn, v.v.

3. Với một hệ thống nổi, có thể có một khoảng cách ngắn giữa cả hệ thống trong nhà và hệ thống lân cận thông qua đường dẫn mặt đất như hình dưới đây. Bật đèn trong nhà bạn cũng có thể khiến đèn sáng trong nhà hàng xóm của bạn. Đặc tính này rất khó đoán.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

4. Cuối cùng, bằng cách đưa đường dẫn trở về trạng thái trung tính, một khung ngắn được nối đất của thiết bị gây ra kết quả có thể dự đoán được về mặt phản ứng của cầu chì hoặc cầu dao. Điều này cung cấp rất nhiều sự bảo vệ ưu tiên cho người dùng.

Tóm tắt

Trong một mô hình đơn giản, dường như không buộc mặt đất trở lại trung tính sẽ an toàn hơn. Tuy nhiên, trong thực tế, trong một hệ thống điện phân tán, không có gì đảm bảo điều này vì bạn không có cách nào để biết liệu có một con đường nào khác quay trở lại máy biến áp thông qua một tuyến đường khác. Đó là, ở điểm 3 ở trên, bạn có thể gặp nguy hiểm khi bị điện giật giống như khi trung lập của bạn bị hạ cánh.

Cuối cùng, những lợi ích khác của việc buộc trở lại trung tính vượt xa lợi ích cô lập có thể, nhưng không đáng tin cậy.

LƯU Ý: Từ điểm 4, có một sự thay đổi mô hình theo cách bạn cần nghĩ về kết nối mặt đất trung tính. Đừng nghĩ về trung tính kết nối với mặt đất, mà thay vào đó hãy nghĩ rằng mặt đất được kết nối với trung tính để cho phép dòng điện từ ngắn xuống đất để trở về máy biến áp.

Những gì bạn đang nói là một hệ thống cô lập . Tôi có một chuyên luận mở rộng về nó ở đây . Trong một hệ thống bị cô lập, "lỗi chạm đất đầu tiên là miễn phí" (và trở thành liên kết mặt đất trung tính). Đây là ý tưởng bạn đang quảng bá.

Vấn đề là cái thứ hai. Trừ khi bạn có nhân viên bảo trì tích cực thực hiện kiểm tra cách ly và đuổi theo và loại bỏ lỗi mặt đất đầu tiên đó , nó sẽ thất bại trong âm thầm, không bị phát hiện và nằm chờ . Vì vậy, bạn trở lại trong tình trạng tương tự , chỉ bây giờ, bạn không biết liệu nóng hay trung tính sẽ gây tử vong cho bạn ngày hôm nay.

Ngoài ra còn có sai lầm mà bạn đã phát hiện ra một trường hợp sử dụng trong đó ý tưởng của bạn tốt hơn, nhưng bạn không xem xét tất cả các trường hợp sử dụng khác. NFPA làm và xem xét tất cả chúng một cách cân bằng, và phát triển các thực tiễn tốt nhất sẽ cứu được nhiều cuộc sống và nhà cửa nhất. Đó thực sự là công việc của họ, là Hiệp hội phòng cháy chữa cháy quốc gia.

Ngoài ra, một hệ thống bị cô lập không hoạt động trừ khi bạn có máy biến áp riêng, vì toàn bộ hệ thống phải được bảo trì chung để bạn có thể đảm bảo hệ thống vẫn được cách ly. Tôi có sự sang trọng của việc có máy biến áp của riêng tôi. Tôi đã vận hành nó như một "hệ thống cô lập" một cách tình cờ (liên kết mặt đất trung tính bị lỗi). "Lỗi mặt đất đầu tiên" thực sự đã thất bại trong âm thầm và khiến tôi không ngờ tới. Tôi phát hiện ra điều này sau khi khử điện cho mạch điện và kéo dây ra khỏi ổ cắm. Tôi lóe lên đất nóng chỉ để chắc chắn rằng mạch đã tắt, và điều này lại thắp lại mạch! Gì??? Hóa ra một mạch không liên quan, nóng đã bị lỗi xuống đất. Mặt đất là 120V từ trung tính ở mọi nơi trong hệ thốngngay cả trên các mạch đã bị tắt! Điều đó thật tồi tệ, và chỉ là những điều vô nghĩa xảy ra trên các hệ thống bị cô lập không được duy trì một cách thành thạo. Không im lặng là BAD.

Tôi sẽ nói điều này: đó là một bài kiểm tra xác nhận tốt cho công việc trước đó, đó là một bản hoàn chỉnh lại của một trang web có hàng tá lỗi nghiêm trọng.

Trên mạng CNTT , nơi cả hai dòng trên ổ cắm đều hoạt động, GFCI sẽ không hoạt động với một lỗi duy nhất .
Có lợi ích trong một số hệ thống liên tục cao (ví dụ: phòng vận hành), một lỗi duy nhất không tắt mọi thứ.
Nhưng bạn sẽ cần phải chủ động theo dõi các lỗi đơn bằng cách sử dụng giám sát cách điện .

Thay vào đó, chúng tôi căn cứ trung lập để ngay cả trên một lỗi duy nhất, các cơ chế bảo vệ hoạt động. Chúng tôi gọi đây là một mạng TT .

Nó không có gì để làm với an toàn cảm ứng. SELV (an toàn thêm điện áp thấp 42V) dành cho khu vực ẩm ướt và an toàn cảm ứng.

Như Neil đã chỉ ra, bức tranh lớn là bạn là một phần của mạng lưới điện lớn, và nếu nó không được nối đất ở đâu đó, toàn bộ thứ chết tiệt sẽ nổi lên cao - có lẽ là đến $ sét.

Câu hỏi thứ hai của bạn "Sẽ không an toàn hơn nếu chỉ thả nó", trở thành một câu hỏi rất thú vị khi bạn có một hệ thống năng lượng mặt trời địa phương, không kết nối. Các reg điện (ở đây) bắt buộc bạn phải tiếp đất N, nhưng thực sự, điều đó chỉ làm cho nó trở nên không đáng tin cậy hơn.

Đây là một chủ đề chúng tôi (cài đặt năng lượng mặt trời) đã tranh luận về một thời gian dài mà không có kết luận tốt.

Trong phòng thí nghiệm TV, chúng tôi đã quy định việc sử dụng một máy biến áp cách ly để tách điện theo thiết bị của chúng tôi theo thử nghiệm khỏi nguồn điện. Điều này làm cho TV an toàn khi chạm vào, với MỘT tay. Nó cũng làm cho TV an toàn để kiểm tra, tức là để kết nối mặt đất của máy hiện sóng của bạn với mạch. Nhưng khi bạn kết nối phạm vi nối đất với mạch nổi, nó sẽ bị nối lại và về nguyên tắc không an toàn khi chạm vào!

Để đi đến điểm, chúng tôi đã có luật rằng cấm kết nối một dải năng lượng với một máy biến áp cách ly. Sử dụng một máy biến áp cho mỗi thiết bị. Nếu không, việc chạm vào hai thiết bị trở nên quá dễ dàng và tìm ra cách khó mà một thiết bị "nóng" so với thiết bị kia. Bạn không thể ngăn cách toàn bộ một tòa nhà và hy vọng mạch vẫn nổi và an toàn.

Bên cạnh việc vô tình nối đất qua một số thiết bị còn có dòng rò xuống đất, qua tụ điện. Máy tính của bạn có nguồn cung cấp điện tách biệt, vì vậy rất an toàn khi chạm vào. Nhưng có một điểm C giữa mặt đất sơ cấp và thứ cấp để đoản mạch EMI của SMPS. Nếu mặt đất không được kết nối và bạn chạm vào vỏ thì dòng điện 50-60 Hz qua C (và C của máy biến áp) sẽ cho bạn cảm giác râm ran. Kết nối 10 thiết bị như vậy với 10 C với nhau mà không nối đất rõ ràng với bất kỳ thiết bị nào và sự râm ran đó trở thành một cú sốc. Đó là lý do tại sao bạn nên sử dụng ổ cắm với mặt đất cho các thiết bị điện tử hiện đại. [sửa: thêm sơ đồ từ một chủ đề khác Henry Crun]

Lý do chính là để thổi cầu chì bảo vệ, để đảm bảo rằng dòng sự cố là đủ cho mục đích đó. Tuy nhiên, nó cũng giúp hạn chế du ngoạn điện áp trong phân phối 3 pha.

Sống đến mặt đất khung gầm là một lỗi phổ biến. Nếu không có trung tính được liên kết với trái đất, sẽ không có dòng điện đáng kể nào chảy qua cầu chì và ngắt kết nối trực tiếp.

Xét một máy biến áp phân phối cục bộ 3 pha, pha 240v đến N, 415v giữa các pha. Nếu một sự cố chạm đất trực tiếp nối đất pha màu đỏ, thì N sẽ trở thành 240v đối với mặt đất, và các pha màu xanh và màu vàng sẽ trở thành mặt đất 415v, gây thêm áp lực lên vật liệu cách nhiệt trong tất cả các tính chất khác khi cung cấp một pha từ cùng một máy biến áp .

Một từ trả lời: Dự đoán.

Đôi khi, tốt hơn là một mạng có thể dự đoán được hơn là "đôi khi" hoặc "thường" là an toàn hơn / rẻ hơn / tốt hơn theo một cách khác. Khả năng dự đoán làm cho an toàn / hiệu quả / hiệu quả toàn cầu có thể, vì nó đơn giản hóa việc sử dụng mạng và thiết kế mọi thứ được cắm vào nó. Bạn giải quyết vấn đề một lần, thay vì tại mỗi lần thực hiện.

Ở Úc, chúng ta có một hệ thống MEN. Đa trung tính Trái đất, IEC mô tả hệ thống MEN là một hệ thống TN-CS (Công cụ kết hợp trung tính Terra) là một cách nói lạ mắt; dây dẫn trung tính và đất là hai dây dẫn chức năng và vật lý giống nhau giữa điểm sao của máy biến áp phân phối và điểm cung cấp, sẽ ở tại khách sạn của người tiêu dùng.

Đó là tại điểm cung cấp mà dây dẫn kết hợp tách biệt thành hai dây dẫn vật lý, trung tính và trái đất. Thiết bị đầu cuối tiếp đất chính sau đó được kết nối với khối lượng lớn hơn của trái đất thông qua dây dẫn nối đất chính và một cọc đất. Quá trình này được lặp lại tại mọi thuộc tính và do đó tạo thành một phần của hệ thống mà chúng ta gọi là hệ thống PME (Bảo vệ nhiều Trái đất).

Lý do hệ thống PME rất đơn giản, bạn càng nhận được nhiều hơn từ máy biến áp, tiềm năng tăng lên trên dây dẫn trung tính đối với trái đất. Hệ thống PME cho phép sự tăng điện áp biến mất xuống trái đất tại mỗi thuộc tính và do đó giữ cho điện áp trung tính luôn ở mức thấp. Bằng cách giữ điện áp trung tính càng gần điện thế đất càng tốt, sử dụng điện áp tham chiếu tốt và phương tiện để giảm thiểu sự khác biệt điện áp xuất hiện giữa các bộ phận dẫn điện tiếp xúc và các bộ phận dẫn điện bên ngoài thông qua liên kết đẳng thế.

Có một dây dẫn nối đất cho phép tự động ngắt nguồn cung cấp trong trường hợp ngắn mạch với sự cố chạm đất bởi dòng sự cố một đường trở kháng thấp đủ để vận hành thiết bị bảo vệ mạch.

Hiện tại lỗi luôn muốn tìm đường trở về nguồn gốc (máy biến áp).

Để trả lời câu hỏi của bạn; nối đất thực sự là một phần rất phức tạp của bất kỳ hệ thống phân phối nào và tạo thành một phần không thể thiếu của các thiết bị bảo vệ bằng cách cho phép chúng hoạt động như chúng đã được thiết kế. Nhạc trưởng tiếp đất không có đủ tín dụng cho những gì nó làm !!!

Cột điện bên ngoài nhà tôi cho thấy một lợi thế của việc nối dây trung tính. Dây sống được đặt ở vị trí cao nhất và an toàn nhất, trong khi dây trung tính nằm sâu hơn trên cột.

Điểm quan trọng của các thiết bị nối đất là nếu (thực tế là khi nào) có một phần ngắn mà bạn có thể chạm vào một mạch được tạo ra, dòng điện chảy nhanh trong một khoảng thời gian rất ngắn, và sau đó cảnh báo quá dòng trên nhánh sẽ báo động một người xem có vấn đề Trung lập được gắn liền với mặt đất rằng mối nguy hiểm tiềm tàng của một thời gian ngắn có thể được cảm nhận và bảo vệ chống lại. Tôi nghĩ một ví dụ tốt hơn về tầm quan trọng là một máy nướng bánh mì đang rút ngắn nguồn điện chính của nó. Nếu nó nối đất thì bộ ngắt mạch bật lên mỗi khi bạn cắm máy nướng bánh mì và bạn có thể sửa nó hoặc lấy cái mới. Nếu máy nướng bánh mì không có căn cứ thì tiềm năng chính đang ngồi ở khung máy nướng bánh mì chờ bạn hoàn thành mạch đến trái đất (như chạm vào máy nướng bánh mì bằng một tay và chìm bằng tay kia). Tình huống thứ hai khiến bạn gặp nguy hiểm đáng kể. Nếu ổ cắm không được bảo vệ bằng GFCI, bạn có thể thấy một số ampe chảy qua bạn trong vài ms trước khi ngắt từ truyền thống. Điều này là quá đủ để gây sát thương nghiêm trọng và / hoặc tiêu diệt tùy theo con đường. Nếu trung tính không được gắn với mặt đất thì không có gì chắc chắn rằng một ngắn sẽ vấp phải sự bảo vệ quá dòng.