Unterschied zwischen echter und virtueller Masse

Realer Erde vs. Virtueller Erde: Definitionen und Anwendungen

Im Bereich der Elektrotechnik spielen die Konzepte von realer und virtueller Erde unterschiedliche, aber wesentliche Rollen. Reale Erde schafft eine greifbare physische Verbindung zwischen dem metallenen Gehäuse eines elektrischen Geräts und der Erde, in der Regel durch einen Erdkontinuitätsleiter (ECG), einen Erdungselektrodenleiter (GEC) oder andere äquivalente Mittel. Andererseits ist virtuelle Erde ein abstraktes Konzept, das hauptsächlich in Operationsverstärkern (Op-Amps) verwendet wird. In diesem Kontext wird ein bestimmter Knoten im Schaltkreis als der gleichen elektrischen Spannung wie der tatsächliche Erdungsanschluss betrachtet, obwohl es keine direkte physische Verbindung zu ihm gibt.

Reale Erde

Eine reale Erde, auch bekannt als tatsächliche Erde oder Erdung, ist ein grundlegendes Element in elektrischen Systemen und stellt eine direkte physische Verbindung zur Erde oder einen gemeinsamen Referenzpunkt dar. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Sicherheit durch Bereitstellung eines Niederwiderstands-Weges für Fehlerspannungen, die in die Erde fließen, zu erhöhen. Dieses Mechanismus verhindert effektiv elektrische Stromschläge, indem potenziell gefährliche Ströme von Benutzern und Geräten weggeleitet werden. In Schaltplänen wird reale Erde üblicherweise durch das Erdsymbol (⏚ oder ⏋) gekennzeichnet.

Gemäß Artikel 250 des National Electrical Code (NEC) müssen alle metallenen und freiliegenden Komponenten von elektrischen Systemen über einen Geräteerdungsleiter (EGC) und einen Erdungselektrodenleiter (GEC) an einen Erdungsstab angeschlossen sein. Diese vorgeschriebene Verbindung stellt sicher, dass unerwartete elektrische Ströme, die aus Fehlern resultieren, sicher in die Erde geleitet werden. Darüber hinaus wird innerhalb von elektrischen Verteilerkästen der Neutralleiter in der Regel mit der Erdung verbunden, was die Sicherheit und Stabilität des Systems weiter verstärkt. Bei standardmäßigen elektrischen Installationsarbeiten wird in der Regel ein grüner oder blanker Leiter für die Erdung verwendet, um eine einfache Identifikation zu ermöglichen.

Während die International Electrotechnical Commission (IEC) und BS 7671 Standards die gleichen zugrunde liegenden Prinzipien und Ziele wie der NEC und der Canadian Electrical Code (CEC) bezüglich der Erdung teilen, verwenden sie unterschiedliche Terminologien. Beispielsweise werden nach diesen Standards die metallenen Teile elektrischer Geräte über einen Erdkontinuitätsleiter (ECC) an eine Erdplatine angeschlossen. Ein Draht mit grüner oder grün-gelb gestreifter Farbe wird für die Funktion der Schutzerdung (PE) vorgesehen, erfüllt also den gleichen wichtigen Sicherheitszweck wie die Erdungsleiter, die in anderen Codes spezifiziert sind.

Kurz gesagt, V2 leitet keinen Strom, weil der Strom am Knoten V2 durch den Rückkopplungswiderstand (Rf) und VOUT fließt, aufgrund des hohen Widerstands „R“ im Op-Amp. Daher wirkt der Knoten V2 als virtuelle Erde, während V1 an die reale Erde angeschlossen ist.

Hauptunterschiede zwischen Realer und Virtueller Erde

Die folgende Vergleichstabelle zeigt die Hauptunterschiede zwischen virtueller und realer Erde.