Чому заземлення не має шляху повернення в електротехніці

У електричних системах заземлення (grounding) перш за все забезпечує безпечний шлях для відведення аварійних струмів до землі, захищаючи обладнання та персонал. Однак, заземлення не є нормальним шляхом повернення струму, оскільки між заземленням та нормальним шляхом повернення струму існують певні відмінності у функції та конструкції. Ось кілька ключових причин:

1. Безпека

1.1 Розсіювання аварійного струму

• Захист від аварій: Основною метою заземлення є забезпечення низької імпедансної шляху для швидкого потоку аварійних струмів до землі, що спричиняє виключення захисних пристроїв (таких як автомати або предохранители), що відключають аварійну ланку, запобігаючи пошкодженню обладнання та електротравматизму.

• Безпечне заземлення: Заземлення корпусу обладнання та металевих частин забезпечує, що корпус залишається на заземленому потенціалі, навіть якщо відбувається внутрішня аварія, таким чином захищаючи персонал.

2. Нормальний робочий шлях

2.1 Нормальний шлях повернення струму

• Нейтральний провідник: У нормальних трьохфазних або однофазних системах, шлях повернення струму проходить через нейтральний провідник (нейтраль). Нейтральний провідник з'єднується з нейтральною точкою джерела живлення, формуючи замкнений контур, щоб забезпечити повернення струму до джерела живлення.

• Дизайн: Нейтральний провідник проектується так, щоб забезпечити низький імпедансний шлях, щоб забезпечити гладкий потік струму при нормальних робочих умовах, уникнути значних падінь напруги або невідповідностей струму.

3. Зменшення електромагнітних завад

3.1 Мінімізація електромагнітних завад

• Цілісність сигналу: У електронних пристроях та системах керування заземлення в основному використовується для зменшення електромагнітних завад (EMI) та радіочастотних завад (RFI), захищаючи цілісність та стабільність сигналу.

• Точка відліку: Заземлення забезпечує стабільний референтний потенціал, щоб гарантувати, що сигнали залишаються незмінними під час передачі, незалежно від зовнішніх завад.

4. Уникнення невідповідності струму

4.1 Баланс струму

• Трьохфазні системи: У трьохфазних системах нейтральний провідник балансує струми між трьома фазами, забезпечуючи рівномірне розподілення струму та запобігаючи надмірному струму нейтралі, що може спричинити падіння напруги та перегрівання обладнання.

• Однофазні системи: У однофазних системах нейтральний провідник також служить як шлях повернення, забезпечуючи замкнутий контур між навантаженням та джерелом живлення.

5. Регуляторні вимоги та стандарти

5.1 Регуляторні вимоги

• Електричні кодекси: Національні та міжнародні електричні кодекси та стандарти (такі як NEC, IEC) чітко визначають використання та проектні вимоги для заземлення та нейтральних провідників, щоб забезпечити безпеку та надійність електричних систем.

• Відповідність: Дотримання цих кодексів та стандартів гарантує відповідність та безпеку електричних систем, уникнення потенційних ризиків та аварій.

Підсумок

Заземлення в електричних системах в основному використовується для безпечної захисти та зменшення електромагнітних завад, але не як нормальний шлях повернення струму. Нормальний шлях повернення струму забезпечується нейтральним провідником, який проектується для забезпечення стабільного потоку струму при нормальних робочих умовах, уникнення невідповідностей струму та падінь напруги. Заземлення та нейтральний провідник мають відмінні функції та конструкції, працюючи разом для забезпечення безпечної та стабільної роботи електричних систем.