Нулевой потенциал
Тонкий слой материала, который покрывает нашу планету - скалу, глину, мел или что-то еще, - это то, что мы в мире электричества называем землей. Итак, зачем нам что-то связывать с ним?
В конце концов, это не так, как если бы земля была хорошим проводником.
Что такое Земля и почему и как мы к ней подключаемся? (фото: greymattersglobal.com)
На данном этапе было бы разумно исследовать потенциальную разницу (PD). PD - это именно то, что он говорит: разность потенциалов (вольт). Таким образом, два проводника с PD, например, 20 и 26 В, имеют ПД между ними от 26 до 20 В. Первоначальные ПД (т.е. 20 и 26 В) представляют собой ПД между 20 В и 0 В и 26 В и 0 В.
Итак, откуда этот 0 или нулевой потенциал ?
Простой ответ - в нашем случае - земля. Поэтому определение земли представляет собой проводящую массу земли, электрический потенциал которой в любой точке обычно принимается равной нулю.
Таким образом, если мы подключаем вольтметр между активной частью (например, линейным проводом розетки) и землей, мы можем читать 230 В; проводник находится на 230 В, а земля - на нуле. Земля обеспечивает путь для завершения схемы. Мы вообще ничего не измеряли бы, если бы мы подключили наш вольтметр между, скажем, положительным 12 В терминалом автомобильной батареи и земли, так как в этом случае земля не играет никакой роли в какой-либо схеме.
Рисунок 1 иллюстрирует эту разницу.
Рисунок 1 - (a) Путь к земле, (b) Отсутствие пути заземления
Таким образом, человек в установке, касающийся живой части, стоя на земле, заменит вольтметр и может подвергнуться сильному электрическому удару. Помните, что принятый смертельный уровень ударного тока, проходящего через человека, составляет всего 50 мА или 1/20 А. Такая же ситуация возникла бы, если бы человек коснулся неисправного прибора и газовой или водопроводной трубы (рис. 2).
Рисунок 2 - Путь шока
Одним из способов обеспечения некоторой меры защиты от этих эффектов является, как мы видели, объединение (объединение) всех металлических частей и подключение их к земле. Это гарантирует, что все металлоконструкции в здоровой установке находятся на уровне или около 0 В, и в условиях неисправности все металлоконструкции будут повышаться до аналогичного потенциала.
Таким образом, одновременный контакт с двумя такими металлическими частями не привел бы к опасному удару, поскольку между ними не было бы значительного PD. К сожалению, как уже упоминалось, сама земля не является хорошим проводником, если она не очень влажная. Следовательно, он представляет собой высокую устойчивость к потоку тока повреждения. Этого сопротивления обычно достаточно, чтобы уменьшить ток короткого замыкания до уровня, значительно превышающего уровень защиты защитного устройства, в результате чего неисправная цепь была бесперебойной.
Ясно, что это нездоровая ситуация.
Во всех, кроме большинства сельских районах, потребители могут подключаться к металлическому заземляющему проводнику, который в конечном счете связан с заземленной нейтралью питания. Это, конечно же, представляет собой путь низкого сопротивления для токов повреждения для защиты.
Таким образом, соединение металлоконструкций с землей означает, что металл с нулевым потенциалом или рядом с ним и соединение между металлическими частями ставят такие части с аналогичным потенциалом даже в условиях сбоя. Добавьте к этому низкоомный обратный путь замыкания на землю, который позволит работать с защитой цепи очень быстро, и мы значительно снизили риск поражения электрическим током.
Сопротивление контура замыкания на землю
Как мы только что видели, защита цепи должна работать в случае неисправности на землю. Скорость работы защитного устройства имеет чрезвычайно важное значение и будет зависеть от полного сопротивления цепи замыкания на землю.
На рисунке 3 показан этот путь. Начиная с точки ошибки, путь содержит:
- Защитный провод цепи (cpc)
- Заземляющий контакт потребителя и заземляющий проводник
- Обратный путь, как металлический, так и заземленный
- Заземленная нейтраль питающего трансформатора
- Обмотка трансформатора
- Линейный провод от трансформатора к неисправности.
Рисунок 3 - Схема петли замыкания на землю
На рисунке 4 показана упрощенная версия пути цикла.
Рисунок 4 - Упрощенная схема замыкания на землю
Из рисунка 4 видно, что полное сопротивление цепи замыкания на землю (Z s) составлено из импеданса, внешнего по отношению к установке (Z e), сопротивления проводника цепи (R 1) и сопротивления цепи cpc (R 2), т.е.
Z s = Z e + R 1 + R 2
мы также имеем, из закона Ома, значение тока повреждения, которое будет вытекать из
I = U 0 / Zs
где U 0 - номинальное напряжение на землю (230 В).
Ссылка: Электрическая проводка: Внутренняя - Брайан Скаддан IEng, MIET