Защо стандартен предпазен автомат не защитава срещу фазни дефекти

Повреден нулев провод в кръг с обикновен автоматичен предпазен преръзващ уред (breaker) представлява риск от електрически шок, тъй като breaker-т не мониторира и не защитава нулевия провод. Вътрешната конструкция на стандартния breaker не е предназначена да засича теченията при повреди на земната връзка по време на работа. Стандартните предпазни устройства са проектирани да защитават срещу прекомерна тегoba и краткосрочни замыкания, а не срещу повреди на земната връзка.

Стандартните breakers мониторират тока в активния провод и се изключват, ако токът надхвърли рейтинга на breaker-а - обикновено поради прекомерна тегоба или краткосрочно замыкание. Обачно, при повреден нулев провод, дефектният ток може да се върне към източника чрез земния провод. Това се случва, защото терминалните ленти на земната и нулевата връзка са свързани в главния панел.

В резултат, ток, по-нисък от допустимата капацитет на breaker-а, може да протече през кръга по непредвиден път. Тъй като няма прекомерен ток, който да протече през активния провод, breaker-т не засича дефект и остава затворен. В резултат, части от кръга остават под напрежение, създавайки скрит риск от електрически шок, който breaker-т не обработва.

Най-общи дефекти в електрическия кръг са следните:
Прекомерна тегоба и краткосрочни замыкания

Стандартните breakers реагират на прекомерен ток, причинен от прекомерна тегоба или директни краткосрочни замыкания (дефекти с висок ток, при които токът протича директно от активния до нулевия или активния до активния провод). Тези условия създават токов удар, който breaker-т засича и се изключва, за да предотврати повреди.

Повреди на земната връзка

Повреда на земната връзка се случва, когато токът изтича от активния провод към земена повърхност, минавайки покрай нулевия провод (например, поради повреден нулев провод или жив провод, който се докосва до метална опаковка на апарат или влажна повърхност). Повредите на земната връзка може да не генерира токов удар, необходим за изключване на стандартния breaker, особено ако само малко количество ток изтича към земята. Този изтичане може да създаде сериозен риск от електрически шок без да достигне прага за изключване на breaker-а.

Как реагира стандартният breaker при краткосрочно замыкание или повреда на земната връзка?

Нека разгледаме как стандартният breaker се държи и реагира на краткосрочни замыкания или повреди на земната връзка в кръга, както е показано по-долу.

Разглеждайте този пример: В главен панел с напрежение 120V/240V, осветителен кръг е контролиран и защитен от 15-амперен стандартен breaker с 120V доставка, и нулевата връзка е загубена.

Както е показано на фигурата, ако нулевата лента в главния панел е недостъпна, връщането на тока се опитва да протече обратно към нулевата лента. Тъй като нулевата лента е свързана с земната лента, единственият път за връщане на тока към източника (обикновено трансформатор) е чрез земния провод. Това формира кръг, позволяващ около 2.4 ампера дефектен ток да протече. Лампата може все още да излъчва слаба светлина.

Този 2.4-амперен дефектен ток е значително под 15-амперния рейтинг на breaker-а, така че не се изключва. В резултат, кръгът представя риск от електрически шок, тъй като всички метални компоненти - включително корпусите на апаратите, металните трасета и металните тела на свързаните устройства - се зареждат с около 72V AC.

Сега, разгледайте друг сценарий, когато нулевата връзка е загубена и активният провод се докосва до металния корпус на устройството, създавайки "двойна повреда". В този случай, лампата е изключена поради липса на съпротивление на товара. Както е показано на фигурата, дефектен ток от около 4 ампера протича през земния провод обратно към източника.

Отново, всички метални компоненти в кръга се зареждат с 120V AC. Този 4-амперен дефектен ток остава под 15-амперния праг на breaker-а, така че breaker-т не се изключва. Ако оператор докосне корпуса на апарата, металното трасе или металното тяло на устройството, той рискува сериозен електрически шок.

За намаление на тези рискове, препоръчително е да се използва GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) breaker вместо стандартен breaker. GFCI breakers са проектирани да засичат повреди на земната връзка и да се изключват в опасни ситуации - включително тези, причинени от повреден нулев провод - осигурявайки по-безопасна работа.