Miksi tavanomainen särö ei suojele maavirheita vastaan

Vaihtojännitteen sähköpiirissä katkennut neutraali johtaa sähköiskuvaaraan, koska perinteinen vahvistin ei valvo tai suojele neutraalijohdetta. Perinteisen vahvistimen sisäinen mekanismi ei ole suunniteltu havaitsemaan maavirran aikana ilmeneviä virtoja. Perinteiset vahvistimet on suunniteltu suojaamaan ylikuormituksia ja lyhyyskäyriä vastaan, ei maavirtoja.

Perinteiset vahvistimet valvovat virtaa kuuman johdossa ja sulkeutuvat, jos virta ylittää vahvistimen arvon – usein ylikuormituksen tai lyhyyskäyrän vuoksi. Kuitenkin katkennut neutraali voi aiheuttaa virran palautumisen lähdelle maajohdon kautta. Tämä johtuu siitä, että maapalkki ja neutraalipalkki ovat sidottuja pääpaneelissa.

Seurauksena vähemmän kuin vahvistimen arvon osoittama virta voi kulkea piirissä epäsuunnitellulla polulla. Koska liian suuri virta ei kulje kuuman johdon kautta, vahvistin ei havaitse virhettä eikä se sulje. Tämän vuoksi osa piiristä pysyy sähköistyneenä, mikä luo piilossa olevan sähköiskuvaaran, jota vahvistin ei huomioi.

Yleisimmät virheet sähköpiirissä ovat seuraavat:
Ylikuormitukset ja Lyhyyskäyrät

Perinteiset vahvistimet reagoivat ylikuormitusten tai suorien lyhyyskäyrien (korkeavirtaiset virheet, joissa virta kulkee suoraan kuusta neutraaliin tai kuusta toiseen kuuteen) aiheuttamaan liialliseen virtaan. Nämä olosuhteet luovat virtasuihkuun, jonka vahvistin havaitsee ja sulkeutuu vahingon estämiseksi.

Maavirrat

Maavirhe syntyy, kun virta vuotaa kuusta maattuun pintaan ohittaen neutraalijohdon (esimerkiksi katkennut neutraali tai elokuvaosan sähkötyökalun metallista kotelua tai kosteaa pintaa). Maavirheet eivät välttämättä luo vahvistimen sulkeutumisen vaativia korkeavirtaisia suihkkuja, erityisesti jos vain pieni määrä virtaa vuotaa maahan. Tämä vuoto voi luoda vakavia sähköiskuvaaroita, ennen kuin se saavuttaa vahvistimen sulkeutumisen kynnysarvon.

Miten Perinteinen Vahvistin Reagoi Lyhyyskäyrään tai Maavirheeseen?

Tutkitaan, miten perinteinen vahvistin käyttäytyy ja reagoi lyhyyskäyriin tai maavirheisiin piirissä, kuten alla kuvataan.

Katsotaan esimerkki: 120V/240V pääpaneelissa valaistuspiiri on hallinnassa ja suojattu 15-ampereisella perinteisellä vahvistimella 120V:n tuotannon kanssa, ja neutraaliyhteys on kadonnut.

Kuvan mukaan, jos pääpaneelin neutraalipalkki on poissa, paluuvirta yrittää kulkea takaisin neutraalipalkkiin. Koska neutraalipalkki on sidottu maapalkkiin, virtan ainoa tie takaisin lähdelle (yleensä muuntajaan) on maajohdon kautta. Tämä muodostaa piirin, joka sallii noin 2,4 amperin virran kulkea. Valo voi edelleen hehkua himmeästi.

Tämä 2,4 amperin virranarvo on huomattavasti vahvistimen 15-ampereisen arvon alapuolella, joten se ei sulje. Seurauksena piiri esittää sähköiskuvaaran, sillä kaikki metalliset komponentit – mukaan lukien laiterunkot, metalliset juoksujohdot ja yhdistettyjen laitteiden metalliset rungot – sähköistyvät noin 72V AC:n.

Nyt katsotaan toista skenaariota, jossa neutraali on kadonnut ja kuuma johde sivuttaa laitteen metallisen rungon, luoden "kaksinkertaisen virheen." Tällöin valo on pois päältä, koska taakan vastus puuttuu. Kuvan mukaan noin 4 amperin virranarvo kulkee maajohtimen kautta takaisin lähdelle.

Jälleen kaikki metalliset komponentit piirissä sähköistyvät 120V AC:n. Tämä 4 amperin virranarvo on edelleen vahvistimen 15-ampereisen kynnysarvon alapuolella, joten se ei sulje. Jos operaattori koskettaa laiterunkoa, metallista juoksujohdosta tai laitteen metallista runkoa, hän altistuu vakavalle sähköiskulle.

Näiden vaarat voidaan lievittää suosittelemalla GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) -vahvistinta perinteisen vahvistimen sijaan. GFCI-vahvistimet on suunniteltu havaitsemaan maavirheitä ja sulkeutumaan vaarallisissa tilanteissa – mukaan lukien ne, jotka johtuvat katkennusta neutraalissa – varmistaakseen turvallisemman toiminnan.