Hvorfor beskytter en standard bryder ikke mod jordfejl?

En brudt neutral i en kreds med en standard bryder udgør en elektrisk støvsikkerhed, da bryderen ikke overvåger eller beskytter den neutrale ledning. Den interne mekanisme i en standard bryder er ikke designet til at opdage jordfejlstrømme under drift. Standard kredsbrydere er konstrueret til at beskytte mod overbelastninger og kortslutninger, ikke jordfejl.

Standard brydere overvåger strømmen i den varme ledning og springer, hvis strømmen overstiger bryderens rating - typisk pga. en overbelastning eller kortslutning. Men med en brudt neutral kan fejlstrømmen returnere til kilde via jordledningen. Dette sker, fordi jord- og neutraltremmer er forbundet i hovedpanelen.

Dermed kan en strøm lavere end bryderens nominelle kapacitet løbe gennem kredsen i en uforudset vej. Da ingen overskridende strøm løber gennem den varme ledning, opdager bryderen ikke en fejl og forbliver lukket. Dermed forbliver dele af kredsen energiserede, hvilket skaber en skjult støvsikkerhed, som bryderen ikke adresserer.

De mest almindelige fejl i en elektrisk kreds er følgende:
Overbelastninger og kortslutninger

Standard brydere reagerer på overskridende strøm, der skyldes overbelastninger eller direkte kortslutninger (højstrømsfejl, hvor strøm løber direkte fra varm til neutral eller varm til varm). Disse betingelser skaber en strømstød, som bryderen opdager og springer for at forhindre skader.

Jordfejl

En jordfejl opstår, når strøm leder fra den varme ledning til en jordet overflade, uden at gå gennem den neutrale ledning (f.eks. pga. en brudt neutral eller en levende ledning, der kommer i kontakt med en metalapparatshylde eller en våd overflade). Jordfejl kan ikke generere de store strømstød, der kræves for at få en standard bryder til at springe, især hvis kun en lille mængde strøm leder til jorden. Denne ledring kan skabe alvorlige støvsikkerheder uden at nå bryderens springetrin.

Hvordan reagerer en standard bryder på en kortslutning eller jordfejl?

Lad os se, hvordan en standard bryder opfører sig og reagerer på kortslutninger eller jordfejl i en kreds, som illustreret nedenfor.

Betragt dette eksempel: I et 120V/240V hovedpanel styres og beskyttes en belysningskreds af en 15-ampere standard bryder på en 120V forsyning, og den neutrale forbindelse går tabt.

Som vist på figuren, prøver returstrømmen at flyde tilbage til den neutrale tremme, hvis denne i hovedpanelen ikke er tilgængelig. Da den neutrale tremme er forbundet med jordtremmen, er strømmens eneste vej tilbage til kilde (typisk transformator) gennem jordledningen. Dette danner en kreds, der tillader, at cirka 2,4 ampere fejlstrøm løber. Lamperne kan stadig give et svagt lys.

Denne 2,4-ampere fejlstrøm ligger langt under bryderens 15-ampere rating, så den springer ikke. Dermed præsenterer kredsen en støvsikkerhed, da alle metaldele - herunder apparaturhylster, metallerede rør og de metalliske kroppe af forbundne enheder - bliver energiserede med cirka 72V AC.

Nu, betragt et andet scenarie, hvor den neutrale ledning går tabt, og den varme ledning kommer i kontakt med apparatets metalliske krop, hvilket skaber en "dobbelt fejl". I dette tilfælde er lyset slukket pga. fraværet af belastningsmodstand. Som vist på figuren, løber en fejlstrøm på cirka 4 ampere gennem jordledningen tilbage til kilden.

Igen bliver alle metaldele i kredsen energiserede på 120V AC. Denne 4-ampere fejlstrøm ligger under bryderens 15-ampere trin, så bryderen springer ikke. Hvis en operator rører ved apparaturhylster, metallerede rør eller enhedens metalliske krop, risikerer de en alvorlig elektrisk stød.

For at mindske disse farer anbefales en GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) bryder frem for en standard bryder. GFCI-brydere er konstrueret til at opdage jordfejl og springe i farlige situationer - herunder dem, der skyldes en brudt neutral - for at sikre en sikrere drift.