Miks maandussüda on väiksem kui fasa süda?

Maa-juhe suuruseks valimise kaalutlused

Maa-juhe suurus ei pea vältelikult vastama võimu (faasi või kuum) juhe suurusele. Selle mõõtmed peavad siiski täpselt järgima elektritööstuses kehtestatud eeskirju, näiteks USA-s kehtivat Rahvastiklikku Elektrikoodi (NEC). Maa-juhe sobiva suuruse valimisel on mitmeid olulisi tegureid:

Kuigi see pole tavaline, võib pikkade juhete või tsüklite puhul, kus on oluline impedantsi minimeerimine, olla vaja suurendada maa-jahu suurust. Pikk maa-juhe võib koguda olulist pingevahet, mis suurendab maamustra vastust. Selle probleemi lahendamiseks ja elektrisüsteemi ohutuse ning usaldusväärsuse tagamiseks võidakse maa-juhet suurusega vastavalt faasisoomele.

Täpsetes elektritööstusinstallatsioonides võivad insenerid valida maa-juhe sama suurusega kui faasisoome lisaks ohutuse huvides. See praktika on eriti levinud kriitilistes süsteemides, kus elektriliikumise nurjed võivad omada tõsiseid tagajärgi, või piirkondades, kus kohalikud elektrikoodid nõuavad rangemaid nõudeid. Suurema maa-juhe kasutamine võimaldab süsteemil paremini toimetuda veapraadiga, vähendades elektrishokki ja seadmete kahjustumise riski.

Maa-juhe suuruse mõistmine elektritsüklites

Kui maa-juhe on väiksem kui võimujuhe

Paljudes elektritsüklites on maa- või maamustrajuhe tavaliselt väiksem, kui faasisoome ja neutraalijuhe. See disainivalik põhineb mitmel olulisel teguril:

Iga juhe tüübi funktsioon

• Faasisoome: See juhe kannab täielikku töökoormuse prantsi normaalsel tsükli tööajal. See tarnib elektri ühendatud seadmetele ja tarbekaupadele.

• Neutraalijuhe: See teeb endast prantsi prantsi tagasitee, kandmas sama suurust prantsi kui faasisoome tagasi energiallikka.

Maa-juhe: Selle peamine ülesanne on luua turvaline tee veapraadile, nagu lühicircuitide või elektriviigide ajal. Nendes abnormalsete prantside juuresuunamise kaudu kaitseb ta seadmeid ja inimesi elektrishokilt. Oluliselt, maa-juhe ei osale normaalsel tsükli tööaegsel prantsi kandmise operatsioonis.

Prantsi kandmise nõuded

Kuna maa-juhe kandab prantsi ainult veetingimustes, ei pea see kandma pidevat töökoormuseprantsi nagu faasisoome. Veepraadid voolavad tavaliselt väga lühikest aega, kuni ülepärase prantsi kaitseseade, näiteks tsüklipreker või segmendi, katkestab tsüklit. Seetõttu võib maa-juhet suurusega, mis võimaldab sellele kanda lühiajalisi surgeid ilma ülekuumaanemata. Selle disain võimaldab tal kanda veepraadi piisavalt kaua, et kaitseseaded saaksid tsüklit katkestada, ja lühike vea kestus vähendab oluliselt soojenemise riski. See võimaldab väiksema diameetri juhe kasutamist, vähendades kulud ja materjalide kasutust, samas jäädes vastavaks olulistele ohutuse ja jõudluse standarditele. Maa-juhe ülekandmine ei tooda olulist lisaohtu ega oleks koostuvat lisakulutusi.

Pingevahetuse kaalutlused

Pingevahetuse küsimus ei ole maa-juhete disainis oluline, kuna need ei kanda prantsi pidevalt. Lisaks on maa-juhed tavaliselt lühikesed. See lühike pikkus võimaldab veepraadil kiiresti jõuda maale, käivitades prekeri, et katkestada tsükkel ilma juhe ülekuumaanemata. Seetõttu võib kasutada väiksema diameetri maa-juhet, ilma et see kompromitteeriks tsüklite jõudlust.

Eeskirja põhine suurusestandardid

Rahvastiklik Elektrikood (NEC): NEC annab tabelis 250.122 üksikasjalikke nõudeid varustuse maamustrajuhe (EGC) vähimiku suuruse kohta. Need nõuded põhinevad ülepärase prantsi kaitseseadme, näiteks tsükliprekeri või segmendi, mis kaitseb tsüklit.

International Electrotechnical Commission (IEC): IEC-i standardid määravad samuti maamustrajuhete vähimiku suuruse. Kuid IEC-i nõuded arvestavad tavaliselt faasisoome suurust ja maksimaalset oodatavat veepraadi. Need koodid tagavad, et maa-juhed on sobivalt suured - nii et need ei ole liiga väikesed, mis võiksid viia vea tekkimiseni, ega liiga suured, mis oleksid raiskamine.

Praktikad näited

• Tsükli, mis on kaitstud 15 amperi prekeriga, puhul on kuum juhe tavaliselt #12 AWG ja maa-juhe peab olema vähemalt #14 AWG vask.

• 20 amperi prekeriga on kuum juhe 10 AWG ja maa-juhe peaks olema vähemalt #12 AWG vask.

• 50 amperi prekeri puhul on kuum juhe #6 AWG ja maa-juhe vähimik on 10 AWG vask.

• 100 amperi prekeri ja paneeli puhul, kus teenusekabel on #4 AWG, peab maa-juhe olema vähemalt #8 AWG vask.

• 200 amperi teenuse puhul on kuumad juhed vähemalt #3/0 AWG ja maa-juhe peaks olema #4 AWG.

• Tsüklid, mis kasutavad väga suuri prekerite, näiteks 600 amperit, nõuavad maa-jahu, mis on proportsionaalselt suured, et toimetuda potentsiaalse veepraadiga.

Kuigi maa-juhe on enamikul juhtudel väiksem kui faasisoome, on erandeid.

Kui maa-juhe vastab võimujuhe suurusele

On spetsiifilisi stsenaariume, kus maa-juhe peab olema sama suur kui võimujuhe:

Sidejuhed

Kui maa-juhid kasutatakse sideotsustes, näiteks elektriseadmete metallide osade ühendamiseks maamustraga, võivad need vajada sama suurt maa-juhet kui võimujuhe. See tagab, et nad saavad tõhusalt kanda veepraadi ja säilitada sideühenduse integritüübi, pakkudes usaldusväärset kaitset elektriliste ohtlike tingimuste eest.

Suured diameetrijuhed

Tsüklite puhul, mis kasutavad suuri diameetrilisi juhte (näiteks 3/0 AWG või suuremat), määrab NEC proportsionaalselt suuremad maa-juhed. See tagab, et maamustrasüsteem saaks kanda suuri veepraade, mis on seotud suurkapasitiliste tsüklitega, ja hoiab elektrisüsteemi ohutuse.

Eriline varustus

Mõned tundlikud või suurkapasitilised seadmed, näiteks fotovoltaik (PV) installatsioonid, võivad nõuda maa-jahu, mis vastavad faasisoome suurusele. See suurusevalik on vajalik, et tagada tõhus veepraadi vool ja impedantsi minimeerimine, parandades seadme ja elektrisüsteemi üldist ohutust ja jõudlust.

Veadega maa-juhe suuruse määramisel

Elektrisüsteemi maa-juhe ei pruugi alati vastata kuumale või neutraalsele juhele; see võib olla nii suurem kui väiksem. Kui kasutatakse suuremat maa-jahu, ei ohusta see elektrisüsteemi, kuid see tõstab kulud, kuna vajalik rohkem materjali. Olukordades, kus on vaja lisapikkust, võib kasutada ühenduskasti, et pikendada juhet ilma maamustrasüsteemi terviklikkuse kompromiteerimata.

Tegelikult pakub suurem maa-juhe mitmeid eeliseid ja võib olla eriti kasulik teatud stsenaariumides. Väiksemate vastupidavusega suuremad juhed vähendavad tõhusalt pingevahetust, tagades stabiilima elektrilise ühenduse. See on eriti oluline süsteemides, mis nõuavad suuremat prantsi kandekapasitiet. Pingehävituse vähendamise kaudu aitab suurem maa-juhe säilitada püsiva elektrilise jõudluse, parandades süsteemi üldist usaldusväärsust ja ohutust.

Vastupidises olukorras, kui kasutatakse liiga väikset maa-jahu, võivad tekkida tõsised probleemid. Väiksemad juhed on suurema elektrilise vastupidavusega, mis võib häiritada tsükliprekere magnetilise trippmekhanismi. See tähendab, et preker võib ebapiisava kiirusena tripida vea korral, lubades ohtlikult suure prantsi voolata süsteemis. Lisaks võivad väiksemad maa-juhed mitte osata kanda ülemahtlikke veepraade, mis võib põhjustada ülekuumaanemise. Ekstreemsetes olukordades võib see ülekuumaanemine põhjustada juhe sulamise, lootes olulise palavikuohu ja ohustades nii vara kui ka elusid.

Elektrisüsteemi ohutuse ja optimaalse jõudluse tagamiseks on oluline kasutada sobivat suurusega maa-juhet. Näiteks 100 amperi teenusega ja 150 jalga pikkusega tsüklil on tavaliselt soovitatav 8 AWG (Ameerika Juhegaug) maa-juhe. Nende suurusestandardite järgimine aitab kaitsta elektriliste ohtlike tingimuste eest ja tagab, et maamustrasüsteem toimib tõhusalt, pakkudes usaldusväärset kaitset vea korral.