تفاوت بین زمین واقعی و زمین مجازی

زمین واقعی در برابر زمین مجازی: تعاریف و کاربردها

در حوزه مهندسی برق، مفاهیم زمین واقعی و زمین مجازی نقش‌های متمایز اما ضروری دارند. زمین واقعی یک ارتباط فیزیکی قابل لمس بین بدنه فلزی دستگاه الکتریکی و زمین ایجاد می‌کند، معمولاً از طریق رساننده پیوستگی زمین (ECG)، رساننده الکترود زمین (GEC) یا روش‌های معادل دیگر. از سوی دیگر، زمین مجازی یک مفهوم مجرد است که عمدتاً در تقویت‌کننده‌های عملیاتی (آپ-آمپ) استفاده می‌شود. در این زمینه، گره خاصی در مدار به عنوان دارای همان پتانسیل الکتریکی گره زمین واقعی در نظر گرفته می‌شود، با وجود عدم ارتباط فیزیکی مستقیم با آن.

زمین واقعی

زمین واقعی، که به آن زمین واقعی یا زمین زمینی نیز گفته می‌شود، یک عنصر بنیادی در سیستم‌های الکتریکی است که نمایانگر یک ارتباط فیزیکی مستقیم با زمین یا یک نقطه مرجع مشترک است. وظیفه اصلی آن افزایش ایمنی از طریق ارائه یک مسیر مقاومت پایین برای جریان‌های خطایی است که به زمین جریان می‌یابند. این مکانیسم به طور موثری از شوک‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند با تغییر جریان‌های خطرناک از کاربران و تجهیزات. در شماتیک‌های مداری، زمین واقعی معمولاً با نماد زمین (⏚ یا ⏋) نشان داده می‌شود.

بر اساس مقاله 250 کد الکتریکی ملی (NEC)، تمامی اجزای فلزی و قابل دسترس سیستم‌های الکتریکی باید از طریق یک رساننده زمین دستگاه (EGC) و یک رساننده الکترود زمین (GEC) به یک میله زمین متصل شوند. این اتصال الزامی اطمینان می‌دهد که هر جریان الکتریکی غیرمنتظره ناشی از خطا به صورت ایمن به زمین منتقل می‌شود. علاوه بر این، در پنل‌های الکتریکی، سیم متعادل معمولاً به زمین زمینی متصل می‌شود، که ایمنی و پایداری سیستم را بیشتر می‌کند. در نصب‌های استاندارد کابل‌کشی الکتریکی، یک رساننده سبزرنگ یا بدون پوشش معمولاً برای زمین‌سازی استفاده می‌شود تا شناسایی آن راحت‌تر باشد.

در حالی که کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) و استاندارد BS 7671 اصول و اهداف مشابهی با NEC و کد الکتریکی کانادا (CEC) در مورد زمین‌سازی دارند، اصطلاحات مختلفی را استفاده می‌کنند. برای مثال، بر اساس این استانداردها، اجزای فلزی تجهیزات الکتریکی از طریق یک رساننده پیوستگی زمین (ECC) به یک صفحه زمین متصل می‌شوند. یک سیم با رنگ سبز یا سبز-با-ردیف زرد برای عملکرد زمین محافظ (PE) تعیین شده است که همان هدف ایمنی مهم را انجام می‌دهد که توسط رساننده‌های زمین‌سازی در کدهای دیگر مشخص شده است.

به طور خلاصه، V2 جریان را جذب نمی‌کند زیرا جریان در گره V2 از طریق مقاومت بازخورد (Rf) و VOUT به دلیل مقاومت بالای "R" در آپ-آمپ جریان می‌یابد. بنابراین، گره V2 به عنوان یک زمین مجازی عمل می‌کند، در حالی که V1 به زمین واقعی متصل است.

تفاوت‌های کلیدی بین زمین واقعی و زمین مجازی

جدول مقایسه زیر تفاوت‌های اصلی بین زمین مجازی و زمین واقعی را نشان می‌دهد.