Quin és el propòsit de tenir cables de terra, viva i neutre separats en un circuit elèctric?

El propòsit de separar els cables de terra, fase i neutre en un circuit

Cable de fase

Transmissió d'energia elèctrica: El cable de fase és la línia principal encarregada de la transmissió d'energia elèctrica en el circuit. Transmet la corrent alternada proporcionada per la font d'energia (com ara la xarxa de 220V) a diversos aparells elèctrics per proporcionar l'energia necessària perquè funcionin. Per exemple, quan encenyes una bombilla, la corrent flueix del cable de fase a la bombilla, passa pel filament de la bombilla i després retorna a la font d'energia a través del cable neutre, fent que la bombilla es clari.

Proporcionar un alt potencial: El cable de fase té una gran diferència de potencial respecte al cable neutre i al cable de terra. En circuits CA, la tensió del cable de fase canvia com una ona sinusoïdal, i el seu píxel sol ser 2 vegades l'arrel quadrada de 220V (uns 311V). Aquesta gran diferència de potencial és la font d'energia que impulsa la corrent a fluir en el circuit, permetent que els aparells elèctrics funcionin correctament. Per exemple, en un motor elèctric, la corrent generada per la diferència de potencial entre el cable de fase i el neutre fa que les bobines del motor generin un camp magnètic, que fa girar el rotor del motor.

Cable neutre

• Formar un circuit tancat: El paper principal del cable neutre és formar un circuit amb el cable de fase, de manera que la corrent pugui circular entre la font d'energia i els aparells elèctrics. Normalment, el potencial del cable neutre està proper al potencial geodèsic, i el potencial del cable de terra també ho està. Per exemple, en l'electricitat domèstica, la corrent flueix del cable de fase cap als aparells elèctrics, després de realitzar el treball dels aparells, i torna a la font d'energia a través del cable neutre, completant un cicle de circuit complet.

• Equilibrar la tensió: El cable neutre també equilibra la tensió en el circuit trifàsic. En el sistema de subministrament de quatre fils trifàsic, la diferència de fase de tensió entre els tres cables de fase és de 120 graus, i la tensió en el circuit trifàsic es pot equilibrar connectant el cable neutre. Si el cable neutre està desconectat o el contacte és deficient, pot provocar un desequilibri de tensió trifàsic, fent que els aparells elèctrics no funcionin normalment i fins i tot danificant-los. Per exemple, en algunes fàbriques o llocs comercials, si la càrrega trifàsica està desequilibrada, la corrent del cable neutre augmentarà, i cal assegurar-se que el cable neutre estigui ben connectat per garantir el funcionament estable del sistema elèctric.

Cable de terra

• Protecció de seguretat: El principal objectiu del cable de terra és proporcionar protecció de seguretat. Quan un aparell elèctric té un defecte com una fuga o un curtcircuït, el cable de terra pot introduir ràpidament la corrent de fuga a terra per evitar descàrregues elèctriques a les persones. Per exemple, si la carcassa d'una lavadora està carregada, si la lavadora està connectada al cable de terra, la corrent de fuga fluirà a terra a través del cable de terra, en lloc de passar a través del cos humà, protegint així la seguretat de l'usuari.

• Eliminació d'estàtica: Els cables de terra també poden eliminar l'estàtica generada pels aparells elèctrics. En alguns entorns secos, els aparells elèctrics són propensos a generar estàtica, i si no es elimina a temps, la càrrega estàtica pot acumular-se fins a un potencial més alt, causant daños a les persones o els aparells. Connectant el cable de terra, la càrrega estàtica es pot liberar ràpidament a terra, assegurant la seguretat del dispositiu i l'entorn. Per exemple, en una sala d'ordinadors, per prevenir danys electroestàtics als aparells electrònics, sovint es col·loquen barres de cobre a terra per connectar tots els aparells electrònics al cable de terra per eliminar la càrrega estàtica.

Un únic cable no pot servir a tots aquests propòsits

Característiques elèctriques diferents: Les característiques elèctriques del cable de fase, el cable neutre i el cable de terra en el circuit són diferents. El cable de fase té una gran diferència de potencial i és responsable de transmetre energia elèctrica; el cable neutre serveix per formar un circuit tancat i equilibrar la tensió; els cables de terra s'utilitzen per protegir i eliminar l'estàtica. Si un únic cable s'utilitza per aconseguir totes aquestes funcions, faria que el rendiment elèctric del circuit fos inestable, incrementant el risc de falles en els aparells elèctrics. Per exemple, si el cable de terra i el cable de fase o neutre es combinen, quan hi ha una fuga en un aparell elèctric, la corrent de fuga pot no fluir a terra a temps, augmentant el risc de descàrregues elèctriques a les persones.

Normes de seguretat no ho permeten: Per assegurar la seguretat elèctrica, els països han desenvolupat estrictes normes de seguretat elèctrica que especifiquen clarament que el cable de fase, el cable neutre i el cable de terra han de ser instal·lats separatament. Aquestes normes es basen en experiències pràctiques i recerca científica a llarg termini per protegir vides i propietats. Si aquestes normes es violen, utilitzant un sol cable en lloc de tres, pot resultar en accidents elèctrics greus i fins i tot situacions perilloses per a la vida. Per exemple, en la construcció d'instal·lacions elèctriques, si els treballadors, per economitzar costos, combinan el cable de terra i el cable neutre, en cas de fuga, el dispositiu de protecció contra fugues pot no funcionar correctament, portant grans riscos de seguretat a l'usuari.