Waarom beskerm 'n standaard skakelaar nie teen grondfoute nie?

'n Gebreekte neutrale draad in 'n sirkel met 'n standaard skakelaar stel 'n skokrisiko voor omdat die skakelaar nie die neutrale draad moniteer of beskerm nie. Die interne meganisme van 'n standaard skakelaar is nie ontwerp om grondfout-strome tydens operasie te opspoor nie. Standaard sirkelskakelaars is ontwerp om oorbelasting en kortsluitings te beskerm, nie grondfoute nie.

Standaard skakelaars moniteer die stroom in die hitte draad en val af as die stroom die skakelaar se beoordeling oorskry—gewoonlik as gevolg van 'n oorbelasting of kortsluiting. Wanneer daar egter 'n gebreekte neutrale draad is, kan foutstroom deur die gronddraad terug na die brontoe vloei. Dit gebeur omdat die grond- en neutrale terminalbalks in die hoofpaneel verbond is.

Gevolgelik kan 'n stroom wat laer is as die skakelaar se beoordeling deur die sirkel in 'n onbedoelde pad vloei. Aangesien geen oormaatlike stroom deur die hitte draad vloei nie, bespeur die skakelaar nie 'n fout en bly toe. As gevolg hiervan bly dele van die sirkel geënergieer, wat 'n verborge skokrisiko skep wat die skakelaar nie aanspreek nie.

Die mees algemene foute in 'n elektriese sirkel is as volg:
Oorbelasting en Kortsluitings

Standaard skakelaars reageer op oormaatlike stroom veroorsaak deur oorbelasting of direkte kortsluitings (hoog-stroom foute waar stroom direk van hitte na neutraal of hitte na hitte vloei). Hierdie toestande skep 'n stroomsurging, wat die skakelaar opspoor en val om skade te voorkom.

Grondfoute

'n Grondfout kom voor wanneer stroom uit die hitte draad lek na 'n geaarde oppervlak, die neutrale draad oorskry (bv. as gevolg van 'n gebreekte neutrale of 'n lewende draad wat kontak maak met 'n metaalapparaat huis of 'n nat oppervlak). Grondfoute kan nie die hoë stroomsurging vereis om 'n standaard skakelaar te laat val nie, veral as slegs 'n klein hoeveelheid stroom na grond lek. Hierdie lekkage kan ernstige skokrisikos skep sonder om die skakelaar se valdrempel te bereik.

Hoe Reageer 'n Standaard Skakelaar op 'n Kortsluiting of Grondfout?

Laat ons kyk hoe 'n standaard skakelaar gedrag en reageer op kortsluitings of grondfoute in 'n sirkel, soos hieronder geïllustreer.

Oorweeg hierdie voorbeeld: In 'n 120V/240V hoofpaneel word 'n belighingssirkel beheer en beskerm deur 'n 15-amp standaard skakelaar op 'n 120V verskaffing, en die neutrale verbinding raak verlore.

Soos in die figuur getoon, as die neutrale balk in die hoofpaneel nie beskikbaar is nie, probeer die terugkomende stroom terug na die neutrale balk vloei. Aangesien die neutrale balk aan die grondbalk verbond is, is die stroom se enigste pad terug na die brontoe (gewoonlik die transformator) deur die gronddraad. Dit vorm 'n sirkel, wat ongeveer 2,4 amp foutstroom laat vloei. Die ligbol mag steeds 'n dimme gloed uitstraal.

Hierdie 2,4-amp foutstroom is goed onder die skakelaar se 15-amp beoordeling, sodat dit nie val nie. Gevolgelik bied die sirkel 'n skokrisiko, aangesien alle metaalcomponente—insluitend toerustingshuisings, metaalraceways, en die metaalliggende liggies van verbonden toestelle—geënergieer word met ongeveer 72V AC.

Nou, oorweeg 'n ander scenario waar die neutrale verlore gaan en die hitte draad die metaalliggie van die toestel raak, 'n "dubbele fout" skeppend. In hierdie geval is die lig uit as gevolg van die afwesigheid van belastingweerstand. Soos in die figuur getoon, vloei 'n foutstroom van ongeveer 4 amp deur die grondgeleider terug na die brontoe.

Weereens word alle metaalcomponente in die sirkel geënergieer met 120V AC. Hierdie 4-amp foutstroom bly onder die skakelaar se 15-amp drempel, sodat die skakelaar nie val nie. As 'n operator die toerustingshuising, metaalraceway, of die toestel se metaalliggie raak, loop hulle 'n risiko vir 'n ernstige elektriese skok.

Om hierdie risikos te verminder, word 'n GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) skakelaar bo 'n standaard skakelaar aanbeveel. GFCI-skakelaars is ontwerp om grondfoute op te spoor en in gevaarlike situasies te val—insluitend dié veroorsaak deur 'n gebreekte neutrale—en verseker veiliger operasie.