วัตถุประสงค์ของการมีสายกราวนด์ สายไฟฟ้า และสายกลางแยกกันในวงจรไฟฟ้าคืออะไร
วัตถุประสงค์ของการแยกสายดิน สายไฟ และสายกลางในวงจร
สายไฟ
การส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า: สายไฟเป็นสายหลักที่รับผิดชอบในการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าในวงจร ส่งกระแสไฟฟ้าสลับที่มาจากแหล่งจ่ายไฟ (เช่น ไฟบ้าน 220V) ไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เพื่อให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น เมื่อคุณเปิดหลอดไฟ กระแสไฟฟ้าจะไหลจากสายไฟเข้าสู่หลอดไฟ ผ่านไส้หลอด จากนั้นกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟผ่านสายกลาง ทำให้หลอดไฟสว่างขึ้น
ให้ศักยภาพสูง: สายไฟมีความแตกต่างของศักยภาพสูงเมื่อเทียบกับสายกลางและสายดิน ในวงจรไฟฟ้าสลับ แรงดันของสายไฟเปลี่ยนแปลงเป็นคลื่นไซน์ และจุดสูงสุดมักจะเป็นสองเท่าของรากที่สองของ 220V (ประมาณ 311V) ความแตกต่างของศักยภาพสูงนี้เป็นแหล่งพลังงานที่ขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าให้ไหลในวงจร ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานได้อย่างเหมาะสม เช่น ในมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความแตกต่างของศักยภาพระหว่างสายไฟและสายกลางทำให้ขดลวดในมอเตอร์สร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งขับเคลื่อนโรเตอร์ของมอเตอร์ให้หมุน
สายกลาง
สร้างวงจรป้อนกลับ: บทบาทหลักของสายกลางคือการสร้างวงจรร่วมกับสายไฟ ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลเวียนระหว่างแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้า ในสถานการณ์ปกติ ศักยภาพของสายกลางใกล้เคียงกับศักยภาพทางภูมิศาสตร์ และศักยภาพของสายดินก็ใกล้เคียงกัน เช่น ในระบบไฟฟ้าในบ้าน กระแสไฟฟ้าจะไหลจากสายไฟเข้าสู่อุปกรณ์ไฟฟ้า หลังจากทำงานแล้ว จะไหลกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟผ่านสายกลาง ทำให้ครบวงจร
ปรับสมดุลแรงดัน: สายกลางยังมีบทบาทในการปรับสมดุลแรงดันในวงจรสามเฟส ในระบบจ่ายไฟสี่สายสามเฟส ความต่างเฟสของสายไฟทั้งสามอยู่ที่ 120 องศา และแรงดันในวงจรสามเฟสสามารถปรับสมดุลได้โดยการเชื่อมต่อสายกลาง หากสายกลางถูกตัดหรือติดต่อไม่ดี อาจทำให้แรงดันสามเฟสไม่สมดุล ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ หรือเสียหาย เช่น ในโรงงานหรือสถานที่พาณิชยกรรมบางแห่ง หากโหลดสามเฟสไม่สมดุล กระแสไฟฟ้าในสายกลางจะเพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายกลางเชื่อมต่ออย่างดีเพื่อให้ระบบไฟฟ้าทำงานอย่างมั่นคง
สายดิน
การป้องกันความปลอดภัย: วัตถุประสงค์หลักของสายดินคือการให้ความปลอดภัย เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้ามีปัญหา เช่น การรั่วไหลหรือลัดวงจร สายดินสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลออกไปยังพื้นโลกอย่างรวดเร็ว เพื่อป้องกันการช็อกไฟฟ้าแก่คน เช่น เมื่อเครื่องซักผ้ามีประจุไฟฟ้า หากเครื่องซักผ้าเชื่อมต่อกับสายดิน กระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลจะไหลผ่านสายดินแทนที่จะผ่านร่างกายมนุษย์ ทำให้ผู้ใช้มีความปลอดภัย
กำจัดไฟฟ้าสถิต: สายดินยังสามารถกำจัดไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้า ในสภาพแวดล้อมที่แห้ง อุปกรณ์ไฟฟ้ามักจะเกิดไฟฟ้าสถิต ถ้าไม่กำจัดออกอย่างทันท่วงที ไฟฟ้าสถิตอาจสะสมเป็นศักยภาพสูง ทำให้เกิดอันตรายต่อร่างกายหรืออุปกรณ์ โดยการเชื่อมต่อสายดิน ไฟฟ้าสถิตสามารถถูกปล่อยลงพื้นโลกอย่างรวดเร็ว ทำให้อุปกรณ์และสภาพแวดล้อมมีความปลอดภัย เช่น ในห้องคอมพิวเตอร์ เพื่อป้องกันความเสียหายจากไฟฟ้าสถิตต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มักจะวางแท่งทองแดงเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดกับสายดินเพื่อกำจัดไฟฟ้าสถิต
สายเดียวไม่สามารถทำหน้าที่ทั้งหมดเหล่านี้ได้
คุณสมบัติไฟฟ้าที่แตกต่างกัน: คุณสมบัติไฟฟ้าของสายไฟ สายกลาง และสายดินในวงจรแตกต่างกัน สายไฟมีศักยภาพสูงและรับผิดชอบในการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า สายกลางใช้ในการสร้างวงจรป้อนกลับและปรับสมดุลแรงดัน สายดินใช้ในการป้องกันและกำจัดไฟฟ้าสถิต ถ้าใช้สายเดียวเพื่อทำหน้าที่เหล่านี้พร้อมกัน จะทำให้ประสิทธิภาพไฟฟ้าของวงจรไม่เสถียร เพิ่มความเสี่ยงของการชำรุดของอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ถ้ารวมสายดินกับสายไฟหรือสายกลาง เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้ารั่วไหล กระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลอาจไม่ไหลลงไปยังพื้นโลกอย่างทันท่วงที ทำให้เพิ่มความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้าแก่คน
มาตรฐานความปลอดภัยไม่อนุญาต: เพื่อให้แน่ใจว่ามีความปลอดภัยทางไฟฟ้า ประเทศต่างๆ ได้กำหนดมาตรฐานความปลอดภัยทางไฟฟ้าที่เข้มงวด ระบุไว้อย่างชัดเจนว่าสายไฟ สายกลาง และสายดินต้องวางแยกกัน มาตรฐานเหล่านี้พัฒนาขึ้นจากประสบการณ์การปฏิบัติงานและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อคุ้มครองชีวิตและทรัพย์สินของประชาชน หากละเมิดมาตรฐานเหล่านี้ โดยใช้สายเดียวแทนที่จะใช้สามสาย จะทำให้เกิดอุบัติเหตุทางไฟฟ้าอย่างร้ายแรงและอาจเป็นอันตรายถึงชีวิต เช่น ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า หากผู้ติดตั้งพยายามประหยัดค่าใช้จ่ายโดยรวมสายดินกับสายกลาง ครั้งที่เกิดอุบัติเหตุรั่วไหล ระบบป้องกันรั่วไหลอาจไม่ทำงานอย่างถูกต้อง ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อความปลอดภัยของผู้ใช้
