Varför skyddar en standardbrytare inte mot jordfel?

En trasig nollledare i en krets med en standardbrytare utgör ett chockrisk eftersom brytaren inte övervakar eller skyddar nollledaren. Den inre mekanismen i en standardbrytare är inte utformad för att upptäcka jordfelströmmar under drift. Standardkretsuttag är konstruerade för att skydda mot överbelastning och kortslut, inte jordfel.

Standardbrytare övervakar strömmen i den heta ledaren och slår om strömmen överskrider brytarens kapacitet - vanligtvis på grund av överbelastning eller kortslut. Men vid en trasig nollledare kan felflöde återvända till källan genom jordledaren. Detta inträffar eftersom jord- och nollterminalerna är kopplade samman i huvudpanelen.

Som en följd av detta kan en ström lägre än brytarens kapacitet flöda genom kretsen i en oväntad väg. Eftersom ingen excessiv ström går genom den heta ledaren upptäcker inte brytaren felen och stannar stängd. Därmed blir delar av kretsen fortfarande eldrivna, vilket skapar ett dolt chockrisk som brytaren inte hanterar.

De vanligaste felen i en elektrisk krets är följande:
Överbelastning och kortslut

Standardbrytare reagerar på excessiv ström orsakad av överbelastning eller direkta kortslut (högströmsfel där ström går direkt från het till noll eller het till het). Dessa förhållanden skapar en strömstöt, vilken brytaren upptäcker och slår för att förhindra skador.

Jordfel

Ett jordfel uppstår när ström läcker från den heta ledaren till en jordad yta, vilket kringgår nollledaren (till exempel på grund av en trasig nollledare eller en liveledare som kommer i kontakt med en metallapparat eller en våt yta). Jordfel kan inte generera de höga strömstötter som krävs för att slå en standardbrytare, särskilt om bara en liten mängd ström läcker till jorden. Denna läckage kan skapa allvarliga chockrisker utan att nå brytarens tröskelvärde.

Hur reagerar en standardbrytare på kortslut eller jordfel?

Låt oss undersöka hur en standardbrytare beter sig och reagerar på kortslut eller jordfel i en krets, som illustreras nedan.

Tänk dig detta exempel: I en 120V/240V-huvudpanel styrs och skyddas en belysningskrets av en 15-amp standardbrytare på en 120V-strömförsörjning, och nollanslutningen är borta.

Som visas i figuren, om nollstången i huvudpanelen inte är tillgänglig, försöker returströmmen återvända till nollstången. Eftersom nollstången är kopplad till jordstången, är strömmens enda väg tillbaka till källan (vanligtvis transformatorn) genom jordledaren. Detta bildar en krets, vilket tillåter cirka 2,4 amp felflöde att flöda. Lampen kan fortfarande ge ett svagt sken.

Detta 2,4-amp felflöde ligger långt under brytarens 15-amp kapacitet, så den slår inte. Därmed presenterar kretsen en chockrisk, eftersom alla metallkomponenter - inklusive utrustningsbo, metallrör och metalliska kroppar av anslutna enheter - blir eldrivna med cirka 72V AC.

Nu tänk dig ett annat scenario där nollen är borta och den heta ledaren kommer i kontakt med den metalliska kroppen av enheten, vilket skapar en "dubbel fel". I detta fall är lampan avstängd p.g.a. brist på lastmotstånd. Som visas i figuren, flödar ett felflöde på cirka 4 amp genom jordledaren tillbaka till källan.

Återigen blir alla metallkomponenter i kretsen eldrivna på 120V AC. Detta 4-amp felflöde ligger fortfarande under brytarens 15-amp tröskel, så brytaren slår inte. Om en operatör rör vid utrustningsbo, metallröre eller enhetens metalliska kropp, riskerar de en allvarlig elektrisk chock.

För att minska dessa risker rekommenderas en GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) brytare över en standardbrytare. GFCI-brytare är konstruerade för att upptäcka jordfel och slå i farliga situationer - inklusive de orsakade av en trasig noll - för att säkerställa säkrare drift.