هدف داشتن سیم‌های گرند مستقل، فاز و نیوتروال در یک مدار الکتریکی چیست

هدف جدا کردن سیم‌های زمین، فاز و نیوترال در مدار

سیم فاز

انتقال انرژی الکتریکی: سیم فاز خط اصلی مسئول انتقال انرژی الکتریکی در مدار است. این سیم جریان متناوب را که توسط منبع تغذیه (مانند شبکه ۲۲۰ ولت) ارائه می‌شود به تجهیزات الکتریکی مختلف منتقل می‌کند تا انرژی مورد نیاز برای کار تجهیزات الکتریکی فراهم شود. به عنوان مثال، وقتی یک لامپ روشن می‌کنید، جریان از سیم فاز به لامپ می‌رود، از طریق فیلمن لامپ عبور می‌کند و سپس از طریق سیم نیوترال به منبع تغذیه بازمی‌گردد و بدین ترتیب لامپ روشن می‌شود.

فراهم کردن پتانسیل بالا: سیم فاز دارای اختلاف پتانسیل بالایی نسبت به سیم نیوترال و سیم زمین است. در مدارهای جریان متناوب، ولتاژ سیم فاز به صورت موج سینوسی تغییر می‌کند و قله آن معمولاً ۲ برابر ریشه ۲۲۰ ولت (حدود ۳۱۱ ولت) است. این اختلاف پتانسیل بالا منبع انرژی است که جریان را در مدار حرکت می‌دهد تا تجهیزات الکتریکی به درستی کار کنند. به عنوان مثال، در یک موتور الکتریکی، جریان تولید شده توسط اختلاف پتانسیل بین سیم فاز و نیوترال باعث ایجاد میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ‌های موتور می‌شود که باعث چرخش روتور موتور می‌گردد.

سیم نیوترال

• تشکیل حلقه: نقش اصلی سیم نیوترال تشکیل یک مدار با سیم فاز است تا جریان بتواند بین منبع تغذیه و تجهیزات الکتریکی دوران کند. در شرایط عادی، پتانسیل سیم نیوترال نزدیک به پتانسیل ژئودتیک است و پتانسیل سیم زمین نیز بسیار نزدیک است. به عنوان مثال، در برق خانگی، جریان از سیم فاز به تجهیزات الکتریکی می‌رود، پس از عملکرد تجهیزات الکتریکی، از طریق سیم نیوترال به منبع تغذیه بازمی‌گردد و یک چرخه مداری کامل را تکمیل می‌کند.

• تعادل ولتاژ: سیم نیوترال همچنین نقش تعادل ولتاژ در مدار سه فاز را ایفا می‌کند. در سیستم تغذیه برق سه فاز چهار سیمی، اختلاف فاز ولتاژ سه سیم فاز ۱۲۰ درجه است و با اتصال سیم نیوترال می‌توان ولتاژ در مدار سه فاز را متعادل کرد. اگر سیم نیوترال قطع شود یا تماس آن ضعیف باشد، ممکن است منجر به عدم تعادل ولتاژ سه فاز شود تا حدی که تجهیزات الکتریکی نتوانند به درستی کار کنند و حتی تجهیزات الکتریکی را خراب کند. به عنوان مثال، در برخی کارخانجات یا مکان‌های تجاری، اگر بار سه فاز غیرمتعادل باشد، جریان سیم نیوترال افزایش می‌یابد و لازم است تا اتصال صحیح سیم نیوترال برای اطمینان از عملکرد پایدار سیستم برق تضمین شود.

سیم زمین

• حفاظت ایمنی: هدف اصلی سیم زمین ارائه حفاظت ایمنی است. هنگامی که تجهیزات الکتریکی مشکلاتی مانند لوپ یا کوپل داشته باشند، سیم زمین می‌تواند جریان لوپ را به سرعت به زمین منتقل کند تا از شوک الکتریکی انسان جلوگیری کند. به عنوان مثال، وقتی پوشش ماشین لباسشویی بار الکتریکی دارد، اگر ماشین لباسشویی به سیم زمین متصل باشد، جریان لوپ از طریق سیم زمین به زمین منتقل می‌شود و نه از طریق بدن انسان، بدین ترتیب ایمنی کاربر محافظت می‌شود.

• حذف برق ساکن: سیم‌های زمین همچنین می‌توانند برق ساکن تولید شده توسط تجهیزات الکتریکی را حذف کنند. در برخی محیط‌های خشک، تجهیزات الکتریکی به برق ساکن آسیب‌پذیر هستند، اگر به موقع حذف نشوند، برق ساکن ممکن است به پتانسیل بالاتری رسیده و به بدن انسان یا تجهیزات آسیب برساند. با اتصال کابل زمین، برق ساکن می‌تواند به سرعت به زمین منتقل شود و ایمنی دستگاه و محیط را تضمین کند. به عنوان مثال، در یک اتاق کامپیوتر، برای جلوگیری از آسیب الکترواستاتیک به تجهیزات الکترونیکی، معمولاً میله‌های مسی زمین را نصب می‌کنند تا تمام تجهیزات الکترونیکی را به سیم زمین متصل کنند و برق ساکن را حذف کنند.

یک سیم نمی‌تواند تمام این اهداف را برآورده کند

ویژگی‌های الکتریکی مختلف: ویژگی‌های الکتریکی سیم‌های فاز، نیوترال و زمین در مدار متفاوت هستند. سیم فاز دارای اختلاف پتانسیل بالا است و مسئول انتقال انرژی الکتریکی است؛ سیم نیوترال برای تشکیل حلقه و تعادل ولتاژ استفاده می‌شود؛ کابل‌های زمین برای حفاظت و حذف برق ساکن استفاده می‌شوند. اگر یک سیم برای انجام این توابع همزمان استفاده شود، موجب ناپایداری عملکرد الکتریکی مدار خواهد شد و خطر خرابی تجهیزات الکتریکی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، اگر سیم زمین و فاز یا نیوترال ترکیب شوند، هنگامی که تجهیزات الکتریکی لوپ دارند، جریان لوپ ممکن است به موقع به زمین منتقل نشود و این باعث افزایش خطر شوک الکتریکی انسان می‌شود.

استانداردهای ایمنی اجازه نمی‌دهند: برای اطمینان از ایمنی برق، کشورها استانداردهای ایمنی برق دقیقی را وضع کرده‌اند که به وضوح مشخص می‌کنند که سیم فاز، نیوترال و زمین باید جداگانه نصب شوند. این استانداردها بر اساس تجربیات عملی طولانی‌مدت و تحقیقات علمی برای حفاظت از زندگی و دارایی مردم طراحی شده‌اند. اگر این استانداردها نقض شوند و یک سیم به جای سه سیم استفاده شود، می‌تواند منجر به حوادث برقی جدی و حتی خطرات جانی شود. به عنوان مثال، در ساخت و ساز نصب برق، اگر کارگران برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها سیم زمین و نیوترال را ترکیب کنند، در صورت وقوع حادثه لوپ، دستگاه محافظ لوپ ممکن است به درستی عمل نکند و این باعث خطرات امنیتی زیادی برای کاربر خواهد شد.