Mis on eraldi maavoolu ja kõrvalvoolu ning neutraalvoolu olemasolu eesmärk elektriväljas?
Maaliskuju, nõela ja neutraalnõela eraldamise eesmärk võrgus
Nõela
Elektritoojätkamine: Nõela on pealinija, mis vastutab elektritoojätkamise eest võrgus. See edastab vooluvoolu (nt 220V põhivool) erinevale elektriseadmetele, et tagada nende töövajalik energia. Näiteks kui sisse lülitatakse lamp, siis vool liigub nõelast lampi, läbib lampi filameendi ja tagastub põhivoolule neutraalnõela kaudu, mille tulemuseks on lampi särama.
Kõrge potentsiaali andmine: Nõela omab suurt potentsiaalset erinevust neutraalnõela ja maanõela suhtes. Vahelduvvoolu võrkudes muutub nõela pinget sinussaalena, mille tipptase on tavaliselt 220V ruutjuurest 2 korda (umbes 311V). See kõrge potentsiaalne erinevus on jõud, mis käitab voolu võrgus, et elektriseadmed saaksid korralikult töötada. Näiteks elektrimootoris tekitab nõela ja neutraalnõela vaheline potentsiaalne erinevus voolu, mis toob esile magnetväli mootori spiraalides, mille tulemuseks on mootori tuumiku keerumine.
Neutraalnõela
Tsükli moodustamine: Neutraalnõela peamine ülesanne on moodustada tsükkel nõela kaudu, et vool saaks ringlikult liikuda põhivoolu ja elektriseadmete vahel. Tavaliselt on neutraalnõela potentsiaal lähedane geodeetilisele potentsiaalile, samuti on maanõela potentsiaal väga lähedane. Näiteks kodumajapidamises liigub vool nõelast elektriseadmetesse, jätkab sealt tööd ja tagastub põhivoolule neutraalnõela kaudu, lõpetades täieliku tsükli.
Pingeharmoniseerimine: Neutraalnõela mängib ka rolli kolme faasi võrgu pingeharmoniseerimisel. Kolme faasi nelja juhe energiatoojätkamissüsteemis on kolme nõela faaside vaheline fasi erinevus 120 kraadi, ja pingeharmoniseerimist saavutatakse neutraalnõela ühendamise kaudu. Kui neutraalnõela on katkestatud või kontakt on halb, võib see viia kolme faasi pingevõrdetuseeni, mille tulemuseks on elektriseadmete ebatöökindel toimimine ja isegi nende kahjustamine. Näiteks mõnes tehas või ärikeskuses, kui kolme faasi laad on ebatõene, suureneb neutraalnõela vool, ja on vaja tagada, et neutraalnõela oleks hästi ühendatud, et tagada energiasüsteemi stabiilne toimimine.
Maanõela
Turvalisuse tagamine: Maanõela peamine eesmärk on turvalisuse tagamine. Kui elektriseade lahkuva voolu või lühikeste tingimustes tekib, siis maanõela suudab kiiresti lahkuva voolu suunata maapinnale, et vältida inimese šokki. Näiteks kui pesumasin kasutuselevõtmisel on laeng, ja masin on ühendatud maanõelaga, siis lahkuv vool liigub maanõela kaudu maapinnale, mitte inimese keha kaudu, nii kaitstakse kasutaja ohutust.
Staatilise laenguni kaotamine: Maanõelad saavad aidata staatilise laengu kaotamisel, mis tekib elektriseadmetes. Mõnes kuiva keskkonnas elektriseadmetel on soovituslike staatiliste laengude tekkeni, mis kui ei kaotata, võivad koguda suurematesse potentsiaalidesse, põhjustades inimese või seadmele kahju. Maanõela abil saab staatilised laengud kiiresti maapinnale välja saata, tagades seadme ja keskkonna ohutuse. Näiteks arvutikeskuses, et vältida elektrooniliste seadmete staatilise laengu kahjustusi, paigaldatakse tavaliselt maanõela kopsa, et kõik elektroonilised seadmed ühendataks maanõelaga staatilise laengu kaotamiseks.
Üks nõela ei saa täita kõiki neid ülesandeid
Erinevad elektrilised omadused: Võrgu nõela, neutraalnõela ja maanõela elektrilised omadused on erinevad. Nõela omab suurt potentsiaalset erinevust ja vastutab elektritoojätkamise eest; neutraalnõela kasutatakse tsüklide moodustamiseks ja pingeharmoniseerimiseks; maanõelad kasutatakse kaitseks ja staatilise laengu kaotamiseks. Kui üks nõela peaks need funktsioonid samaaegselt täitma, siis võimaldaks see võrgu elektrilisele toimimisele ebastabiilsust, suurendades elektriseadmete vigastumise riski. Näiteks kui maanõela ja nõela või neutraalnõela kombineritaks, siis elektriseadme lahkuva voolu korral ei liigu lahkuv vool kohe maapinnale, suurendades inimese šokkiriski.
Ohutusstandardid ei luba: Elektriohutuse tagamiseks on riigid arendanud rangeid elektriohutusstandardeid, mis selgelt nõuavad, et nõela, neutraalnõela ja maanõela tuleb eraldi paigaldada. Need standardid põhinevad pikaaegsel praktilisel kogemusel ja teaduslikul uurimisel, et kaitsta inimeste elu ja vara. Kui need standardid rikutaks, kasutades ühte nõela kolme nõela asemel, võivad asjad lõppeda tõsiste elektriõnnetustega, isegi elueeldusega. Näiteks elektriseadete ehitamisel, kui ehitajad ühendaksid maanõela ja neutraalnõela, et säästa kulutusi, siis lahkuva voolu korral ei töötaks lahkuva voolu kaitse seadeid korralikult, toodates kasutajatele suuri ohusriske.
