Jaký je účel samostatných zemných, fázových a návratových vodičů v elektrickém obvodu?

Účel oddělování zemnícího, fázového a návratového vodiče v obvodu

Fázový vodič

Přenos elektrické energie: Fázový vodič je hlavním vodičem odpovědným za přenos elektrické energie v obvodu. Přenáší střídavý proud poskytovaný zdrojem elektrické energie (např. 220V síť) do různých elektrických zařízení, aby jim poskytl energii potřebnou k fungování. Například, když zapnete světlo, proud teče z fázového vodiče do žárovky, prochází filamentem žárovky a pak se vrátí zpět do zdroje elektrické energie přes návratový vodič, čímž žárovka zazáří.

Poskytnutí vysokého potenciálu: Fázový vodič má vysoký potenciální rozdíl vzhledem k návratovému a zemnícímu vodiči. V střídavých obvodech se napětí fázového vodiče mění jako sinusová vlna a jeho vrchol je obvykle 2 krát odmocnina z 220V (asi 311V). Tento vysoký potenciální rozdíl je zdrojem, který pohání proud v obvodu, takže elektrická zařízení mohou správně fungovat. Například u elektrického motoru způsobuje proud generovaný potenciálním rozdílem mezi fázovým a návratovým vodičem, že cívky motoru generují magnetické pole, což pohání rotor motoru k otáčení.

Návratový vodič

• Vytvoření uzavřeného obvodu: Hlavní úlohou návratového vodiče je vytvořit obvod s fázovým vodičem, aby proud mohl cirkulovat mezi zdrojem elektrické energie a elektrickými zařízeními. V normálních podmínkách je potenciál návratového vodiče blízký geodetickému potenciálu a potenciál zemnícího vodiče je velmi blízký. Například v domácí elektrice proud teče z fázového vodiče do elektrického zařízení, po jeho práci a pak se vrací zpět do zdroje elektrické energie přes návratový vodič, dokončuje tak kompletní obvodový cyklus.

• Vyvažování napětí: Návratový vodič hraje také roli v vyvažování napětí v třífázovém obvodu. V systému třífázového čtyřvodičového zásobování je fázový rozdíl napětí mezi třemi fázovými vodiči 120 stupňů a spojením návratového vodiče lze vyrovnat napětí v třífázovém obvodu. Pokud je návratový vodič odpojen nebo kontakt je špatný, může dojít k nerovnoměrnosti třífázového napětí, což může vést k tomu, že elektrické zařízení nebude moci správně fungovat a dokonce může být poškozeno. Například v některých továrnách nebo obchodních prostorech, pokud je třífázové zatížení nerovnoměrné, průběh proudu návratového vodiče se zvýší, a je třeba zajistit, aby byl návratový vodič dobře spojen, aby bylo zajištěno stabilní fungování elektřinového systému.

Zemnící vodič

• Bezpečnostní ochrana: Hlavním účelem zemnícího vodiče je poskytnout bezpečnostní ochranu. Když elektrické zařízení má vadu, jako je unik proudu nebo krátké spojení, zemnící vodič může rychle unikající proud odvést do země, aby se zabránilo elektrickému šoku lidí. Například, když je plachta pračky nabita, pokud je pračka spojena s zemnícím vodičem, unikající proud teče do země přes zemnící vodič, nikoli přes lidské tělo do země, což chrání bezpečí uživatele.

• Odstranění statického náboje: Zemnící vodiče mohou také odstranit statický náboj vygenerovaný elektrickými zařízeními. V některých suchých prostředích jsou elektrická zařízení náchylná k statickému náboji, pokud není včas odstraněn, statický náboj se může shromáždit na vyšším potenciálu, což může způsobit škody na lidském těle nebo zařízení. Spojením zemnícího vodiče může být statický náboj rychle uvolněn do země, což zajišťuje bezpečí zařízení a prostředí. Například v počítačové místnosti se obvykle kladou zemnící měděné pásky, aby byla spojena všechna elektronická zařízení s zemnícím vodičem k odstranění statického náboje.

Jeden vodič nemůže sloužit všem těmto účelům

Různé elektrické charakteristiky: Elektrické charakteristiky fázového, návratového a zemnícího vodiče v obvodu jsou různé. Fázový vodič má vysoký potenciální rozdíl a je odpovědný za přenos elektrické energie; Návratový vodič se používá k vytvoření uzavřeného obvodu a vyvažování napětí; Zemnící vodiče se používají k ochraně a odstranění statického náboje. Pokud by jeden vodič sloužil k dosažení všech těchto funkcí současně, způsobil by to nestabilitu elektrického výkonu obvodu a zvýšil by riziko selhání elektrického zařízení. Například, pokud by byly zemnící a fázový nebo návratový vodič kombinovány, když elektrické zařízení uniká proud, unikající proud by možná nebyl včas odveden do země, což by zvýšilo riziko elektrického šoku lidí.

Bezpečnostní normy nedovolují: Aby byla zajištěna elektrická bezpečnost, země vyvinuly přísné bezpečnostní normy, které jasně stanovují, že fázový, návratový a zemnící vodič musí být položeny samostatně. Tyto normy jsou založeny na dlouholeté praktické zkušenosti a vědeckém výzkumu, aby chránily životy a majetek lidí. Pokud by byly tyto normy porušeny a místo tří vodičů by se použil jeden, mohlo by to vést k vážným elektrickým nehodám a dokonce i ohrožení života. Například při stavbě elektrické instalace, pokud by montér kvůli úsporám spojil zemnící a návratový vodič, při výskytu uniku by mohlo docházet k tomu, že ochranné zařízení proti uniku proudu by nefungovalo správně, což by přineslo velké bezpečnostní riziko uživatelům.