電気回路で地線、火線、中性線を別々に設ける目的は何ですか

回路内で地線、火線、中性線を分ける目的

火線

電力の伝送：火線は回路内で電力を伝送する主要な線です。これは電源（例えば220Vの家庭用電源）から提供される交流をさまざまな電気機器に伝送し、それらが動作するために必要なエネルギーを供給します。例えば、電球をつけたとき、電流は火線から電球に入り、電球のフィラメントを通って中性線を通じて電源に戻ります。これにより電球が光ります。

高い電位を提供：火線は中性線や地線に対して高い電位差を持っています。交流回路では、火線の電圧は正弦波で変動し、そのピークは通常220Vのルート2倍（約311V）です。この高い電位差は電流が回路内で流れることを駆動する電源であり、電気機器が正常に動作するためのものです。例えば、電動機では、火線と中性線の間の電位差によって生成された電流がコイルに磁場を生成し、これがモーターのロータを回転させます。

中性線

• ループを形成： 中性線の主な役割は火線と共に回路を形成し、電流が電源と電気機器の間に循環できるようにすることです。通常、中性線の電位は地表面の電位に近づき、地線の電位とも非常に近くなります。例えば、家庭の電気では、電流は火線から電気機器に入り、作業後に中性線を通じて電源に戻り、完全な回路サイクルを完了します。

• 電圧のバランス： 中性線は三相回路での電圧のバランスにも役立ちます。三相四線式の電力供給システムでは、三つの火線の電圧位相差は120度で、中性線を接続することで三相回路の電圧をバランスさせることができます。もし中性線が切断されたり接触不良になると、三相電圧のバランスが崩れ、電気機器が正常に動作できず、場合によっては電気機器を損傷する可能性があります。例えば、工場や商業施設などで三相負荷が不均衡な場合、中性線の電流が増大するため、電力システムの安定した動作のために中性線が良好に接続されていることを確認する必要があります。

地線

• 安全保護： 地線の主な目的は安全保護を提供することです。電気機器に漏電やショートなどの故障が発生した場合、地線は漏電電流を素早く地面に導入し、人間への感電を防ぎます。例えば、洗濯機の筐体が帯電した場合、洗濯機が地線に接続されていると、漏電電流は地線を通じて地面に流れ、人間の体を通じて地面に流れることなく、ユーザーの安全を保護します。

• 静電気の除去：地線はまた、電気機器によって生成される静電気も除去することができます。乾燥した環境では、電気機器は静電気を帯びやすく、適時に除去しないと静電気が蓄積して高い電位になり、人間や機器に危害を与える可能性があります。地線を接続することで、静電気は素早く地面に放出され、機器と環境の安全が確保されます。例えば、コンピュータールームでは、電子機器への静電気による損傷を防ぐために、通常、接地銅棒が敷設され、すべての電子機器が地線に接続されて静電気が除去されます。

単一の線ではこれらの目的を全て達成することはできません

異なる電気特性：回路内の火線、中性線、地線の電気特性は異なります。火線は高い電位差を持ち、電力を伝送する責任があります；中性線はループを形成し、電圧をバランスさせるために使用されます；地線は保護と静電気の除去に使用されます。一つの線でこれら全ての機能を同時に達成しようとすると、回路の電気性能が不安定になり、電気機器の故障リスクが高まります。例えば、地線と火線または中性線を組み合わせた場合、電気機器が漏電したときに漏電電流が素早く地面に流れず、人間への感電リスクが高まります。

安全基準が許可していない：電気安全を確保するために、各国は厳格な電気安全基準を制定しており、火線、中性線、地線を別々に設置することが明確に規定されています。これらの基準は長期的な実践経験と科学的研究に基づいて人々の生命財産を保護するために設定されています。これらの基準に違反し、一つの線で三つの線を代替すると、重大な電気事故が発生し、さらには生命に危険を及ぼす可能性があります。例えば、電気設備工事において、施工者がコストを節約するために地線と中性線を組み合わせて使用した場合、漏電事故が発生すると漏電保護装置が正常に動作せず、ユーザーにとって大きな安全リスクとなります。