Warum hat die Erdung in der Elektrizität keinen Rückweg?
In elektrischen Systemen dient die Erdung (Earthing) hauptsächlich dazu, einen sicheren Pfad für Fehlerspannungen zur Erde bereitzustellen, um Ausrüstung und Personal zu schützen. Die Erdung ist jedoch nicht der normale Rückführweg für den Strom, da es funktionelle und konstruktive Unterschiede zwischen Erdung und dem normalen Rückführweg gibt. Hier sind einige wichtige Gründe:
1. Sicherheitszweck
1.1 Streuung von Fehlerspannungen
Fehlerschutz: Der Hauptzweck der Erdung besteht darin, einen Niederimpedanzweg für Fehlerspannungen bereitzustellen, um schnell zur Erde zu fließen, Schutzeinrichtungen (wie Schaltgeräte oder Sicherungen) auszulösen und den defekten Schaltkreis abzuschalten, um Beschädigungen an Ausrüstung und elektrische Schläge zu verhindern.
Sicherheitserdung: Durch die Erdung des Gehäuses und metallischer Teile wird sichergestellt, dass das Gehäuse auch bei internen Fehlern auf Erdpotential bleibt, was das Personal schützt.
2. Normaler Betriebsweg
2.1 Normaler Rückführweg für den Strom
Neutralleiter: In normalen Drehstrom- oder Einstromsystemen ist der Rückführweg für den Strom über den Neutralleiter (Neutral). Der Neutralleiter verbindet sich mit dem Neutralpunkt der Stromquelle, um eine geschlossene Schleife zu bilden, um sicherzustellen, dass der Strom zurück zur Stromquelle fließen kann.
Konstruktionszweck: Der Neutralleiter ist so konzipiert, dass er einen Niederimpedanzweg bietet, um unter normalen Betriebsbedingungen einen reibungslosen Stromfluss zu gewährleisten und signifikante Spannungsabfälle oder Stromungleichgewichte zu vermeiden.
3. Reduzierung von elektromagnetischer Störung
3.1 Minimierung von elektromagnetischer Störung
Signalaufrechterhaltung: In elektronischen Geräten und Steuerungssystemen wird die Erdung hauptsächlich verwendet, um elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) zu reduzieren, um die Signalaufrechterhaltung und -stabilität zu schützen.
Referenzpunkt: Die Erdung bietet ein stabiles Referenzpotential, um sicherzustellen, dass Signale während der Übertragung von externen Störungen unbeeinflusst bleiben.
4. Vermeidung von Stromungleichgewichten
4.1 Stromausgleich
Drehstromsysteme: In Drehstromsystemen balanciert der Neutralleiter die Ströme zwischen den drei Phasen, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten und übermäßige Neutralströme zu vermeiden, die Spannungsabfälle und Überhitzungen von Ausrüstung verursachen könnten.
Einstromsysteme: In Einstromsystemen dient der Neutralleiter ebenfalls als Rückführweg, um eine geschlossene Schleife zwischen der Last und der Stromquelle zu gewährleisten.
5. Vorschriften und Standards
5.1 Regulatorische Anforderungen
Elektrische Vorschriften: Nationale und internationale elektrische Vorschriften und Standards (wie NEC, IEC) legen die Verwendung und Konstruktionsanforderungen für Erdung und Neutralleiter klar fest, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit elektrischer Systeme zu gewährleisten.
Konformität: Die Einhaltung dieser Vorschriften und Standards gewährleistet die Konformität und Sicherheit elektrischer Systeme, um potenzielle Risiken und Unfälle zu vermeiden.
Zusammenfassung
Die Erdung in elektrischen Systemen dient hauptsächlich zum Schutz vor Fehlern und zur Reduzierung von elektromagnetischen Störungen, nicht als normaler Rückführweg für den Strom. Der normale Rückführweg für den Strom wird durch den Neutralleiter geboten, der so konzipiert ist, dass er unter normalen Betriebsbedingungen einen stabilen Stromfluss gewährleistet und Stromungleichgewichte und Spannungsabfälle vermeidet. Erdung und Neutralleiter haben unterschiedliche Funktionen und Konstruktionen, arbeiten aber zusammen, um die sichere und stabile Betriebsweise elektrischer Systeme zu gewährleisten.
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