Hvorfor beskytter en standard bryter ikke mot jordfeil?

Et brutt neutraled i en krets med en standard bryter utgjør en støtfare fordi bryteren ikke overvåker eller beskytter neutraledningen. Det indre mekanismen i en standard bryter er ikke designet for å oppdage jordfeilstrøm under drift. Standard kretsbrytere er konstruert for å beskytte mot overbelastning og kortslutning, ikke mot jordfeil.

Standard brytere overvåker strømmen i faseledningen og slår av hvis strømmen overstiger bryterens kapasitet – vanligvis på grunn av overbelastning eller kortslutning. Med en brutt neutral kan feilstrømmen imidlertid returnere til kilde via jordledningen. Dette skjer fordi jord- og neutralterminalene er koblet sammen i hovedpanel.

Dermed kan en strøm lavere enn bryterens spesifiserte kapasitet flyte gjennom kretsen i en uforutsett bane. Siden ingen unormal strøm flyter gjennom faseledningen, oppdager ikke bryteren en feil og forbli lukket. Dette fører til at deler av kretsen forblir energisatt, som skaper en skjult støtfare som bryteren ikke håndhever.

De mest vanlige feilene i en elektrisk krets er som følger:
Overbelastning og kortslutning

Standard brytere reagerer på unormal strøm som skyldes overbelastning eller direkte kortslutning (høystrømsfeil der strøm flyter direkte fra fase til neutral eller fase til fase). Disse tilstandene skaper en strømstøt, som bryteren oppdager og slår av for å forhindre skade.

Jordfeil

En jordfeil oppstår når strøm leker fra faseledningen til en jordet overflate, utenom neutralledningen (f.eks. på grunn av en brutt neutral eller en live ledning som rører en metallapparatshylle eller fuktig overflate). Jordfeil kan ikke generere de høystrømstøttene som kreves for å slå av en standard bryter, spesielt hvis bare en liten mengde strøm leker til jorden. Denne lekkasjen kan skape alvorlige støtfarer uten å nå bryterens slåavgrense.

Hvordan reagerer en standard bryter på kortslutning eller jordfeil?

La oss se hvordan en standard bryter oppfører seg og reagerer på kortslutninger eller jordfeil i en krets, som illustrert nedenfor.

Ta dette eksemplet: I et 120V/240V hovedpanel styres og beskyttes en belysningskrets av en 15-amp standard bryter på en 120V strømforsyning, og den neutrale forbindelsen blir tapt.

Som vist i figuren, hvis den neutrale baren i hovedpanelet er utilgjengelig, prøver returstrømmen å flyte tilbake til den neutrale baren. Siden den neutrale baren er koblet til jordbaren, er strømmens eneste vei tilbake til kilde (vanligvis transformator) gjennom jordledningen. Dette danner en krets, som tillater omtrent 2.4 amp feilstrøm å flyte. Lyspæren kan fremdeles gi en svak glød.

Denne 2.4-amp feilstrømmen ligger langt under bryterens 15-amp kapasitet, så den slår ikke av. Dermed utgjør kretsen en støtfare, da alle metallkomponenter – inkludert apparatshylle, metallrør og metalllegemer av tilkoblede enheter – blir energisatt med omtrent 72V AC.

Nå, la oss betrakte et annet scenario hvor den neutrale forbindelsen blir tapt og faseledningen kommer i kontakt med det metalliske legemet av enheten, som skaper en "dobbel feil." I dette tilfellet er lyset slukket på grunn av mangel på lastmotstand. Som vist i figuren, flyter en feilstrøm på omtrent 4 amp gjennom jordlederen tilbake til kilde.

Igjen blir alle metallkomponenter i kretsen energisatt med 120V AC. Denne 4-amp feilstrømmen ligger fortsatt under bryterens 15-amp terskel, så bryteren slår ikke av. Hvis en operatør rører apparatshylle, metallrør eller enhetens metalllegeme, risikerer de en alvorlig elektrisk støt.

For å redusere disse faremomentene anbefales en GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) bryter over en standard bryter. GFCI brytere er konstruert for å oppdage jordfeil og slå av i farlige situasjoner – inkludert de som skyldes en brutt neutral – for å sikre tryggere drift.