ما هو الغرض من وجود أسلاك الأرض والجهد والمتعادل بشكل منفصل في الدائرة الكهربائية؟

غرض فصل الأسلاك الأرضية والحيوية والمتعادلة في الدائرة الكهربائية

السلك الحيوي

نقل الطاقة الكهربائية: السلك الحيوي هو الخط الرئيسي المسؤول عن نقل الطاقة الكهربائية في الدائرة. فهو ينقل التيار المتردد الذي تقدمه مصدر الطاقة (مثل الشبكة الرئيسية بـ 220 فولت) إلى مختلف الأجهزة الكهربائية لتوفير الطاقة اللازمة لعمل هذه الأجهزة. على سبيل المثال، عندما تقوم بإضاءة مصباح، يتدفق التيار من السلك الحيوي إلى المصباح، ثم يمر عبر سلك التسخين داخل المصباح، ومن ثم يعود إلى مصدر الطاقة عبر السلك المتعادل، مما يجعل المصباح يضيء.

تقديم جهد عالي: للسلك الحيوي فرق جهد عالي بالنسبة للسلك المتعادل والأرضي. في الدوائر المتناوبة، يتغير الجهد في السلك الحيوي كموجة جيبية، وذروتها عادة ما تكون ضعف الجذر التربيعي لـ 220 فولت (حوالي 311 فولت). هذا الفرق الجهد العالي هو المصدر الذي يدفع التيار ليتدفق في الدائرة، مما يسمح للأجهزة الكهربائية بالعمل بشكل صحيح. على سبيل المثال، في المحرك الكهربائي، يسبب التيار الناتج عن فرق الجهد بين السلك الحيوي والمتعادل إنتاج مجال مغناطيسي في ملفات المحرك، مما يؤدي إلى دوران روتور المحرك.

السلك المتعادل

• تكوين حلقة: الدور الرئيسي للسلك المتعادل هو تكوين دائرة مع السلك الحيوي، بحيث يمكن للتيار أن يدور بين مصدر الطاقة والأجهزة الكهربائية. في الظروف العادية، يكون جهد السلك المتعادل قريبًا من الجهد الأرضي، وهو قريب جداً من جهد السلك الأرضي. على سبيل المثال، في الكهرباء المنزلية، يتدفق التيار من السلك الحيوي إلى الأجهزة الكهربائية، وبعد أداء عمل الأجهزة، يعود إلى مصدر الطاقة عبر السلك المتعادل، مما يكمل دورة دائرة كاملة.

• توازن الجهد: يقوم السلك المتعادل أيضًا بدور توازن الجهد في الدائرة ثلاثية الطور. في نظام التغذية الثلاثية الطور بأربعة أسلاك، يكون فرق الطور بين الثلاثة أسلاك الحيوية 120 درجة، ويمكن توازن الجهد في الدائرة الثلاثية الطور من خلال توصيل السلك المتعادل. إذا تم قطع السلك المتعادل أو كان اتصاله ضعيفًا، فقد يؤدي ذلك إلى عدم توازن الجهد الثلاثي، مما يجعل الأجهزة الكهربائية لا تعمل بشكل طبيعي، وقد يؤدي حتى إلى تلفها. على سبيل المثال، في بعض المصانع أو الأماكن التجارية، إذا كانت الحمل الثلاثي غير متوازن، سيزداد تيار السلك المتعادل، ويجب التأكد من أن السلك المتعادل متصل بشكل جيد لضمان التشغيل المستقر لنظام الطاقة.

السلك الأرضي

• حماية السلامة: الغرض الرئيسي للسلك الأرضي هو تقديم حماية السلامة. عند حدوث عطل في الجهاز الكهربائي مثل تسرب التيار أو القصر، يمكن للسلك الأرضي أن يدخل التيار المسرب بسرعة إلى الأرض لتجنب الصدمة الكهربائية للإنسان. على سبيل المثال، عندما يكون غلاف الغسالة مشحونًا، وإذا كان الغسالة متصلًا بالسلك الأرضي، سيتدفق التيار المسرب إلى الأرض عبر السلك الأرضي بدلاً من التدفق عبر جسم الإنسان إلى الأرض، مما يحمي سلامة المستخدم.

• إزالة الكهرباء الساكنة: يمكن للأسلاك الأرضية أيضًا إزالة الكهرباء الساكنة التي تنتجها الأجهزة الكهربائية. في بعض البيئات الجافة، تكون الأجهزة الكهربائية عرضة للكهرباء الساكنة، وإذا لم يتم إزالتها في الوقت المناسب، قد تتراكم الكهرباء الساكنة إلى جهد أعلى، مما يسبب ضررًا للجسم البشري أو الأجهزة. من خلال توصيل سلك الأرض، يمكن إزالة الكهرباء الساكنة بسرعة إلى الأرض، مما يضمن سلامة الجهاز والبيئة. على سبيل المثال، في غرفة الكمبيوتر، من أجل منع تلف الأجهزة الإلكترونية بسبب الكهرباء الساكنة، يتم عادة وضع قضبان نحاسية أرضية لتوصيل جميع الأجهزة الإلكترونية بالسلك الأرضي لإزالة الكهرباء الساكنة.

لا يمكن لسلك واحد فقط أن يؤدي كل هذه الوظائف

خصائص كهربائية مختلفة: الخصائص الكهربائية للأسلاك الحيوية والمتعادلة والأرضية في الدائرة مختلفة. للسلك الحيوي فرق جهد عالي ويكون مسؤولاً عن نقل الطاقة الكهربائية؛ يستخدم السلك المتعادل لتكوين حلقة وتوازن الجهد؛ تستخدم الأسلاك الأرضية للحماية وإزالة الكهرباء الساكنة. إذا تم استخدام سلك واحد لتحقيق هذه الوظائف في نفس الوقت، فإن ذلك سيؤدي إلى عدم استقرار الأداء الكهربائي للدائرة، مما يزيد من خطر تعطل الأجهزة الكهربائية. على سبيل المثال، إذا تم دمج السلك الأرضي مع السلك الحيوي أو المتعادل، عندما يحدث تسرب في الجهاز الكهربائي، قد لا يتدفق التيار المسرب إلى الأرض في الوقت المناسب، مما يزيد من خطر الصدمة الكهربائية للإنسان.

لا يسمح بها المعايير الأمنية: من أجل ضمان السلامة الكهربائية، طورت الدول معايير أمان كهربائية صارمة، والتي تحدد بشكل واضح أنه يجب تثبيت السلك الحيوي والمتعادل والأرضي بشكل منفصل. تستند هذه المعايير إلى الخبرة العملية طويلة الأمد والأبحاث العلمية لحماية حياة الناس وممتلكاتهم. إذا تم انتهاك هذه المعايير واستخدام سلك واحد بدلاً من ثلاثة أسلاك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حوادث كهربائية خطيرة وحتى مهددة للحياة. على سبيل المثال، في بناء التركيبات الكهربائية، إذا قام العمال بدمج السلك الأرضي مع السلك المتعادل من أجل توفير التكلفة، وفي حالة حدوث حادث تسرب، قد لا يعمل جهاز الحماية ضد التسرب بشكل صحيح، مما يشكل مخاطر أمنية كبيرة للمستخدم.