ทำไมการต่อกราวด์ในระบบไฟฟ้าไม่มีเส้นทางกลับ

ในระบบไฟฟ้า การต่อพื้น (grounding) มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อให้ทางเดินที่ปลอดภัยสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติไหลไปยังพื้นโลก ซึ่งช่วยป้องกันอุปกรณ์และบุคลากร อย่างไรก็ตาม การต่อพื้นไม่ใช่ทางเดินปกติสำหรับกระแสไฟฟ้า เนื่องจากมีความแตกต่างอย่างชัดเจนในฟังก์ชันและการออกแบบระหว่างการต่อพื้นกับทางเดินปกติ ดังเหตุผลสำคัญต่อไปนี้:

1. วัตถุประสงค์ด้านความปลอดภัย

1.1 การกระจายกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ

• การป้องกันกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ: วัตถุประสงค์หลักของการต่อพื้นคือให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติสามารถไหลไปยังพื้นโลกอย่างรวดเร็ว ทำให้อุปกรณ์ป้องกัน (เช่น วงจรตัดไฟหรือฟิวส์) ทำงานและตัดวงจรที่เสียหาย ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์และการช็อตไฟฟ้า

• การต่อพื้นเพื่อความปลอดภัย: โดยการต่อพื้นโครงสร้างและส่วนที่เป็นโลหะของอุปกรณ์ จะทำให้โครงสร้างมีศักย์เท่ากับพื้นโลกแม้ว่าจะเกิดความผิดปกติภายใน ก็จะช่วยป้องกันบุคลากร

2. ทางเดินในการทำงานปกติ

2.1 ทางเดินปกติสำหรับกระแสไฟฟ้า

• สายกลาง (Neutral Conductor): ในระบบสามเฟสหรือระบบหนึ่งเฟสที่ปกติ ทางเดินสำหรับกระแสไฟฟ้าคือผ่านสายกลาง สายกลางเชื่อมต่อกับจุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้

• วัตถุประสงค์ในการออกแบบ: สายกลางถูกออกแบบมาเพื่อให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำ เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลอย่างราบรื่นภายใต้เงื่อนไขการทำงานปกติ ป้องกันการลดลงของแรงดันหรือความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า

3. การลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

3.1 การลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

• ความสมบูรณ์ของสัญญาณ: ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และระบบควบคุม การต่อพื้นใช้เพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และการรบกวนทางวิทยุ (RFI) ซึ่งช่วยปกป้องความสมบูรณ์และความเสถียรของสัญญาณ

• จุดอ้างอิง: การต่อพื้นให้ศักย์อ้างอิงที่เสถียร เพื่อให้สัญญาณไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนภายนอกขณะถ่ายทอด

4. การป้องกันความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า

4.1 ความสมดุลของกระแสไฟฟ้า

• ระบบสามเฟส: ในระบบสามเฟส สายกลางช่วยให้กระแสไฟฟ้าในสามเฟสสมดุลกัน ทำให้การกระจายกระแสไฟฟ้าเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ และป้องกันกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปในสายกลาง ซึ่งอาจทำให้แรงดันลดลงและอุปกรณ์ร้อนเกินไป

• ระบบหนึ่งเฟส: ในระบบหนึ่งเฟส สายกลางยังเป็นทางเดินสำหรับกระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับระหว่างโหลดและแหล่งกำเนิดไฟฟ้า

5. กฎระเบียบและมาตรฐาน

5.1 ข้อกำหนดทางกฎหมาย

• รหัสไฟฟ้า: รหัสไฟฟ้าระดับชาติและนานาชาติ (เช่น NEC, IEC) ระบุอย่างชัดเจนถึงการใช้งานและการออกแบบของสายต่อพื้นและสายกลาง เพื่อให้แน่ใจว่าระบบไฟฟ้ามีความปลอดภัยและเชื่อถือได้

• การปฏิบัติตาม: การปฏิบัติตามรหัสและมาตรฐานเหล่านี้จะช่วยให้ระบบไฟฟ้ามีความปลอดภัยและเชื่อถือได้ หลีกเลี่ยงความเสี่ยงและอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้น

สรุป

การต่อพื้นในระบบไฟฟ้าใช้เพื่อความปลอดภัยและการลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ใช่ทางเดินปกติสำหรับกระแสไฟฟ้า ทางเดินปกติสำหรับกระแสไฟฟ้าคือสายกลาง ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลอย่างราบรื่นภายใต้เงื่อนไขการทำงานปกติ ป้องกันความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าและการลดลงของแรงดัน สายต่อพื้นและสายกลางมีฟังก์ชันและการออกแบบที่แตกต่างกัน ทำงานร่วมกันเพื่อให้ระบบไฟฟ้าทำงานอย่างปลอดภัยและมั่นคง