Hvorfor er jordledningen mindre end faseledningen

Overvejelser ved valg af jordlednings størrelse

Størrelsen på en jordledning behøver ikke nødvendigvis at svare til strømledningen (fase eller faseledning). Dog skal dens dimensioner strikt overholde reglerne fastsat i elektriske standarder, som for eksempel National Electrical Code (NEC) i USA. Flere vigtige faktorer påvirker den passende størrelse af jordledninger:

Selvom det ikke er almindeligt, kan der i situationer med lange ledningsstrækninger eller kredsløb, hvor det er afgørende at minimere impedansen, være behov for at øge størrelsen af jordledningen. Dette skyldes, at en længere jordledning kan opleve en betydelig spændingsfald, hvilket igen øger modstanden i jordforbindelsen. For at løse dette problem og sikre sikkerheden og pålideligheden af elektriske systemer, kan jordledningen måske størres til at svare til faseledningen.

I specifikke elektriske installationer kan ingeniører vælge at gøre jordledningen lige så stor som faseledningen som et yderligere sikkerhedsforanstaltning. Denne praksis er særligt udbredt i kritiske systemer, hvor elektriske fejl kan have alvorlige konsekvenser, eller i områder, hvor lokale elektriske standarder pålægger strengere krav. Ved at bruge en større jordledning kan systemet bedre håndtere fejlstrømme, hvilket reducerer risikoen for elektrisk stød og udstyrsskader.

Forståelse af jordlednings størrelse i elektriske kredsløb

Når jordledningen er mindre end strømledningen

I mange elektriske kredsløb er jord- eller jordforbindelsesledningen typisk mindre i diameter sammenlignet med fase- (fase-) og nul-ledninger, og denne designvalg baseres på flere vigtige faktorer:

Funktionen for hver type ledning

• Faseledning: Denne ledning er ansvarlig for at føre den fulde belastningsstrøm under normal drift af kredsløbet. Den leverer elektrisk strøm til forbundne enheder og apparater.

• Nul-ledning: Den fungerer som returvej for strømmen, og fører samme mængde strøm som faseledningen tilbage til strømforsyningen.

Jordledning: Dens primære rolle er at give en sikker vej for fejlstrømme, som de, der opstår under kortslutninger eller elektriske lekkager. Ved at dirigere disse usædvanlige strømme beskytter den udstyr og personale mod elektriske stød. Det er afgørende, at jordledningen ikke deltar i den normale strømførsel i kredsløbet.

Krav til strømførsel

Da jordledningen kun fører strøm under fejltilstande, behøver den ikke at håndtere kontinuerlige belastningsstrømme som faseledningen. Fejlstrømme løber typisk i en meget kort periode, indtil et overskridelsesbeskyttelsesenhed, som en bryter eller sikring, springer for at afbryde kredsløbet. Derfor kan jordledningen størres, så den kan klare disse kortvarige udsving uden at overophede. Dens design tillader, at den kan føre fejlstrømme i blot nok tid, til at beskyttende enheder kan afbryde kredsløbet, og den korte fejlvarighed minimaliserer risikoen for betydelig varmeopbygning. Dette gør det muligt at bruge en mindre ledning, hvilket reducerer omkostninger og materialforbrug, mens det stadig opfylder essentielle sikkerheds- og ydeevnestandarder. At større jordledningen ulønnet ville medføre unødvendige udgifter uden at give betydelige yderligere sikkerhedsmæssige fordele.

Overvejelser vedrørende spændingsfald

Spændingsfald er ikke en stor bekymring i designet af jordledninger, da de ikke fører strøm kontinuerligt. Desuden er jordledninger ofte installeret i relativt korte længder. Denne korte længde gør, at fejlstrømme hurtigt kan føres til jorden, hvilket aktiverer bryteren, så den springer, uden at ledningen overopheder. Derfor kan en mindre jordledning bruges uden at kompromittere kredsløbets ydeevne.

Standarder for størrelsesbestemmelse baseret på kode

National Electrical Code (NEC): NEC giver detaljerede retningslinjer i tabel 250.122, der specificerer den mindste størrelse af udstyrsjordledninger (EGC). Disse krav er baseret på ratingen af overskridelsesbeskyttelsesenheden, som en bryter eller sikring, der beskytter kredsløbet.

International Electrotechnical Commission (IEC): Ligesom NEC definerer IEC-standarder den mindste størrelse af jordledninger. Dog tager IEC-retningslinjer typisk højde for faktorer som størrelsen på faseledninger og den maksimale forventede fejlstrøm. Disse standarder sikrer, at jordledninger er passende størrelses - hverken for små, hvilket kunne føre til fejl under fejltilstande, eller for store, hvilket ville være spild.

Praktiske eksempler

• For et kredsløb, der beskyttes af en 15-ampere bryter, er faseledningen typisk #12 AWG, og jordledningen skal være mindst #14 AWG kobber.

• Med en 20-ampere bryter er faseledningen 10 AWG, og jordledningen skal være mindst #12 AWG kobber.

• I tilfælde af en 50-ampere bryter er faseledningen #6 AWG, og den mindste størrelse for jordledningen er 10 AWG kobber.

• For en 100-ampere bryter og panel, hvor servicekabellet er #4 AWG, skal jordledningen være mindst #8 AWG kobber.

• For en 200-ampere service er faseledningerne mindst #3/0 AWG, og jordledningen skal være #4 AWG.

• Kredsløb med meget store brydere, som dem, der er rated til 600 ampere, kræver jordledninger, der størres proportionalt for at håndtere potentielle fejlstrømme.

Selvom jordledningen oftest er mindre end faseledningen, findes der undtagelser.

Når jordledningen svarer til strømledningens størrelse

Der findes specifikke scenarier, hvor jordledningen skal være lige så stor som strømledningen:

Bandingledninger

Når jordledninger bruges til bandingformål, som forbindelse af metaldele i elektrisk udstyr til jordsystemet, kan de måske være lige så store som strømledningen. Dette sikrer, at de effektivt kan føre fejlstrømme og opretholde integriteten af bandingforbindelsen, og give pålidelig beskyttelse mod elektriske farer.

Store ledningsdimensioner

For kredsløb, der anvender store ledningsdimensioner (f.eks. 3/0 AWG eller større), pålægger NEC proportionalt større jordledninger. Dette er for at sikre, at jordsystemet kan håndtere de høje fejlstrømme, der er forbundet med store kapacitetskredsløb, og opretholde sikkerheden i elektriske installationer.

Særlige udstyrsapplikationer

Bestemte typer følsomt eller højkapacitet udstyr, som f.eks. fotovoltaiske (PV) installationer, kan kræve jordledninger, der størres til at svare til faseledninger. Denne størrelse er nødvendig for at sikre effektiv fejlstrømførsel og minimere impedans, hvilket forbedrer den samlede sikkerhed og ydeevne af udstyr og elektriske systemer.

Konsekvenser af forkert jordlednings størrelse

Jordledningen i et elektrisk system svarer ikke altid i størrelse til fase- eller nul-ledninger; den kan være enten lidt større eller mindre. Når det kommer til brug af en større jordledning, er der ingen risiko for det elektriske system, men det indebærer øgede omkostninger pga. det ekstra materiale, der er nødvendigt. I situationer, hvor ekstra længde er nødvendig, kan en junction box bruges til at forlænge ledningen uden at kompromittere integriteten af jordsystemet.

Faktisk har en større jordledning flere fordele og kan være især nyttig i visse scenarier. Med deres lavere modstand reducerer større ledninger effektivt spændingsfald, hvilket sikrer en mere stabil elektrisk forbindelse. Dette bliver særligt vigtigt i systemer, der kræver højere strømførsel. Ved at minimere spændingsfald hjælper en større jordledning med at opretholde konsekvent elektrisk ydeevne, hvilket forbedrer pålideligheden og sikkerheden af det samlede system.

Tvärtimod kan brug af en jordledning, der er for lille, føre til alvorlige problemer. Mindre ledninger har højere elektrisk modstand, hvilket kan forstyrre funktionen af en bryters magnetiske trip-mekanisme. Dette betyder, at bryteren måske ikke springer hurtigt nok i tilfælde af en fejl, hvilket tillader potentielt farlige niveauer af strøm at løbe igennem systemet. Desuden kan mindre jordledninger ikke klare ekstreme fejlstrømme, hvilket kan føre til overophedning. I ekstreme tilfælde kan denne overophedning forårsage, at ledningen smelter, hvilket skaber en betydelig brandfare og sætter både ejendom og liv i fare.

For at sikre sikkerheden og optimal ydeevne af et elektrisk system er det afgørende at bruge en jordledning af passende størrelse. For eksempel anbefales typisk en 8 AWG (American Wire Gauge) jordledning i en standard 100-ampere service med en 150-fod strækning. Ved at overholde disse størrelsesretningslinjer beskyttes der imod elektriske farer, og det sikres, at jordsystemet fungerer effektivt, og giver pålidelig beskyttelse i tilfælde af en fejl.