Jaki jest cel posiadania oddzielnych przewodów ziemnego neutralnego i fazowego w obwodzie elektrycznym

Cel oddzielania przewodów ziemnego, fazowego i neutralnego w obwodzie

Przewód fazowy

Przekazywanie energii elektrycznej: Przewód fazowy jest głównym przewodem odpowiedzialnym za przekazywanie energii elektrycznej w obwodzie. Przeprowadza on prąd przemienny dostarczany przez źródło zasilania (np. sieć 220V) do różnych urządzeń elektrycznych, zapewniając energię niezbędną do ich działania. Na przykład, gdy włączasz żarówkę, prąd płynie z przewodu fazowego do żarówki, przepływa przez jej spiralę, a następnie powraca do źródła zasilania przez przewód neutralny, co powoduje, że żarówka świeci.

Zapewnianie wysokiego potencjału: Przewód fazowy ma wysoką różnicę potencjałów względem przewodu neutralnego i ziemnego. W obwodach przemiennych napięcie przewodu fazowego zmienia się jako sinusoida, a jego szczyt wynosi zwykle 2 razy pierwiastek z 220V (około 311V). Ta wysoka różnica potencjałów jest źródłem mocy, które napędza prąd w obwodzie, umożliwiając prawidłowe działanie urządzeń elektrycznych. Na przykład, w silniku elektrycznym, prąd generowany przez różnicę potencjałów między przewodem fazowym a neutralnym powoduje, że cewki silnika generują pole magnetyczne, które napędza rotor silnika do obrotu.

Przewód neutralny

• Tworzenie pętli: Główną rolą przewodu neutralnego jest tworzenie obwodu z przewodem fazowym, aby prąd mógł krążyć między źródłem zasilania a urządzeniami elektrycznymi. W normalnych warunkach potencjał przewodu neutralnego jest bliski potencjałowi geodezyjnemu, a potencjał przewodu ziemnego jest bardzo podobny. Na przykład, w domowej elektryce, prąd płynie z przewodu fazowego do urządzenia elektrycznego, po wykonaniu pracy przez urządzenie, a następnie powraca do źródła zasilania przez przewód neutralny, uzupełniając pełny cykl obwodu.

• Wyrównywanie napięcia: Przewód neutralny odgrywa również rolę w wyrównywaniu napięcia w obwodzie trójfazowym. W systemie zasilania trójfazowym czteroprzewodowym, faza napięcia między trzema przewodami fazowymi wynosi 120 stopni, a napięcie w obwodzie trójfazowym może być wyrównane poprzez połączenie przewodu neutralnego. Jeśli przewód neutralny zostanie odłączony lub kontakt będzie słaby, może to prowadzić do nierównowagi napięcia trójfazowego, co spowoduje, że urządzenia elektryczne nie będą mogły działać prawidłowo, a nawet mogą zostać uszkodzone. Na przykład, w niektórych fabrykach lub miejscach handlowych, jeśli obciążenie trójfazowe jest nierównomierne, prąd przepływający przez przewód neutralny wzrośnie, dlatego konieczne jest zapewnienie dobrego połączenia przewodu neutralnego, aby zapewnić stabilne działanie systemu zasilania.

Przewód ziemny

• Ochrona bezpieczeństwa: Głównym celem przewodu ziemnego jest zapewnienie ochrony bezpieczeństwa. Gdy urządzenie elektryczne ma awarię, taką jak przeciek lub zwarcie, przewód ziemny może szybko wprowadzić przeciek prądu do ziemi, unikając porażenia człowieka. Na przykład, gdy obudowa pralki jest naładowana, jeśli pralka jest podłączona do przewodu ziemnego, przeciek prądu popłynie do ziemi przez przewód ziemny, a nie przez ciało człowieka do ziemi, chroniąc tym samym bezpieczeństwo użytkownika.

• Eliminacja ładunku elektrostatycznego: Przewody ziemne mogą również eliminować ładunek elektrostatyczny generowany przez urządzenia elektryczne. W niektórych suchych środowiskach urządzenia elektryczne są podatne na ładunek elektrostatyczny, który, jeśli nie zostanie usunięty w czasie, może się nagromadzić do wyższego potencjału, powodując szkody dla ludzi lub sprzętu. Poprzez połączenie przewodu ziemnego, ładunek elektrostatyczny może być szybko uwolniony do ziemi, zapewniając bezpieczeństwo urządzenia i środowiska. Na przykład, w sali komputerowej, aby zapobiec uszkodzeniom elektroniki spowodowanym ładunkiem elektrostatycznym, zwykle układane są miedziane tory ziemne, które łączą wszystkie urządzenia elektroniczne z przewodem ziemnym, aby usunąć ładunek elektrostatyczny.

Jeden przewód nie może sprostać wszystkim tym celom

Różne właściwości elektryczne: Właściwości elektryczne przewodów fazowego, neutralnego i ziemnego w obwodzie są różne. Przewód fazowy ma wysoką różnicę potencjałów i odpowiada za przekazywanie energii elektrycznej; przewód neutralny służy do tworzenia pętli i wyrównywania napięcia; przewody ziemne służą do ochrony i eliminacji ładunku elektrostatycznego. Jeśli jeden przewód byłby używany do jednoczesnego spełnienia tych funkcji, spowodowałoby to niestabilność parametrów elektrycznych obwodu, zwiększając ryzyko awarii urządzeń elektrycznych. Na przykład, jeśli przewód ziemny zostałby połączony z przewodem fazowym lub neutralnym, w przypadku przecieku urządzenia elektrycznego, przeciek prądu może nie popłynąć do ziemi w odpowiednim czasie, zwiększając ryzyko porażenia człowieka.

Normy bezpieczeństwa nie pozwalają: Aby zapewnić bezpieczeństwo elektryczne, kraje opracowały ścisłe normy bezpieczeństwa elektrycznego, które jasno określają, że przewód fazowy, neutralny i ziemny muszą być rozłożone osobno. Te normy oparte są na długotrwałym doświadczeniu praktycznym i badaniach naukowych, mających na celu ochronę życia i mienia ludzi. Ich naruszenie, używając jednego przewodu zamiast trzech, może prowadzić do poważnych wypadków elektrycznych, a nawet zagrożenia życia. Na przykład, przy montażu instalacji elektrycznej, jeśli pracownicy budowlani, aby oszczędzić koszty, łączą przewód ziemny z neutralnym, w przypadku wypadku przecieku, urządzenie ochronne przeciwprzecieku może nie działać prawidłowo, co stwarza duże ryzyko bezpieczeństwa dla użytkownika.