Зошто е дебelinата на земјината жица помала од горещата жица?

Размер на земјината жица - размислување

Размерот на земјината жица не мора да се поклопува со размерот на електричната (фазна или гореща) жица. Меѓутоа, неговите димензии мора стриктно да следат регулациите определени во електричните кодови, како што е Националниот електричен код (NEC) во САД. Неколку клучни фактори влијаат врз правилното димензирање на земјината жица:

Иако тоа не е често среќавање, во ситуации каде што постојат долги проводници или кола за кои е критично минимизирањето на импедансата, може да биде потребно да се зголеми размерот на земјината жица. Ова е затоа што подолга земјина жица може да испати значителен пад на напон, што во свој ред го зголемува отпорот на патот на земјување. За да се намали овој проблем и да се осигура безбедноста и надежноста на електричниот систем, земјината жица може да се димензира така што ќе се поклопи со фазниот проводник.

Во специфични електрични инсталации, инженерите можат да одберат да направат земјината жица ист размер како и фазната жица како дополнителна безбедносна мера. Оваа практика е особено присутна во критички системи каде што електричните повреди можат да имаат сериозни последици, или во области каде локалните електрични кодови избараат повеќе строги барања. Користејќи голема земјина жица, системот може подобро да се справи со токовите при повреда, намалувајќи ризикот од електрични удар и повреда на опремата.

Разбирање на димензирањето на земјината жица во електричните кола

Кога земјината жица е помала од електричната жица

Во многу електрични кола, земјината (или земјување) жица типички е помала во калибр споредно со фазната (гореща) и неутралната жица, и овој дизајнерски избор е базиран на неколку клучни фактори:

Функција на секој тип жица

• Фазна жица: Оваа жица е одговорна за носење на целосниот ток на оптоварување во нормална работа на колото. Таа доставува електрична енергија до поврзаните уреди и апарати.

• Неутрална жица: Таа служи како пат за враќање на токот, носејќи иста количина ток како фазната жица назад до изворот на енергија.

Земјина жица: Нејзината главна улога е да обезбеди безбеден пат за токовите при повреда, како што се генерираат при кратки кола или електрична протеч. Отфрлајќи овие нетипични токови, таа ги заштитува уредите и ги заштитува луѓето од електрични удар. Критичното е дека земјината жица не учествува во нормалната работа на колото со носење на ток.

Барања за носење на ток

Бидејќи земјината жица носи ток само во услови на повреда, не треба да се справува со непрекинати токови како фазната жица. Токовите при повреда обично текат за многу краток период, типички само до кога некој уред за заштита против прекомерен ток, како што е автоматски предавач или предавач, трепне за прекинување на колото. Како резултат, земјината жица може да се димензира да издразни овие кратки сурзови без да се загреја. Нејзиниот дизајн ја дозволува да носи токови при повреда само колку што е потребно за уредите за заштита да прекинат колото, и краткиот период на повреда го намалува ризикот од значајна нагревање. Ова дозволува користење на жица со помал калибр, намалувајќи трошоците и користењето на материјали, но истовремено задоволувајќи основните стандарди за безбедност и перформанси. Преувеликана земјина жица би довела до ненужни трошоци без да понуди значајни дополнителни безбедносни предности.

Размислувања за пад на напон

Падот на напон не е голема загриженост во дизајнирањето на земјини жици бидејќи тие не носат ток непрекинато. Поминувајќи на тоа, земјините жици често се инсталираат во релативно кратки должини. Оваа кратка должина дозволува токовите при повреда брзо да се проводат до земјата, активирајќи предавачот да трепне без да предизвика жицата да се загреја. Со тоа, може да се користи помала земјина жица без да се компромитира перформансата на колото.

Стандарди за димензирање базирани на кодови

Националниот електричен код (NEC): NEC дава детални насоки во Табела 250.122 кои определуваат минималниот размер на проводникот за земјување на опремата (EGC). Овие барања се базирани на капацитетот на уредот за заштита против прекомерен ток, како што е автоматски предавач или предавач, кој го заштитува колото.

Международна електротехничка комисија (IEC): Слично на NEC, IEC стандардите дефинираат минималниот размер на проводниците за земјување. Меѓутоа, IEC насоките типички ги разгледуваат факторите како што се големината на фазните проводници и максималниот очекуван ток при повреда. Овие кодови гарантираат дека земјините жици се правилно димензирани - ни потесни, што би могло да доведе до неуспех во услови на повреда, ниту преувелики, што би било трошачко.

Практични примери

• За коло заштитено со предавач од 15 ампер, фазната жица типички е #12 AWG, а земјината жица мора да биде најмалку #14 AWG медиум.

• Со предавач од 20 ампер, фазната жица е 10 AWG, а земјината жица треба да биде најмалку #12 AWG медиум.

• Во случај на предавач од 50 ампер, фазната жица е # 6 AWG, а минималниот размер за земјината жица е 10 AWG медиум.

• За предавач и панел од 100 ампер, каде што услугата е #4 AWG, земјината жица мора да биде најмалку #8 AWG медиум.

• За услуга од 200 ампер, фазните жици се најмалку #3/0 AWG, а земјината жица треба да биде # 4 AWG.

• Кола со многу големи предавачи, како што се они од 600 ампер, бараат земјини жици димензирани пропорционално за справување со потенцијалните токови при повреда.

Иако земјината жица е помала од фазната жица во повеќето случаи, постојат и изузеви.

Кога земјината жица е иста големина како електричната жица

Постојат специфични сценарија каде што земјината жица мора да биде иста големина како електричната жица:

Проводници за поврзување

Кога земјините жици се користат за поврзување, како поврзување на металните делови на електричната опрема со системот за земјување, може да бидат потребни да бидат иста големина како електричната жица. Ова гарантира дека можат ефективно да носат токови при повреда и да одржуваат целоста на поврзувачката врска, обезбедувајќи надежна заштита против електрични опасности.

Големи проводници

За кола кои користат големи проводници (нпр., 3/0 AWG или поголеми), NEC ги задолжува пропорционално големи земјини жици. Ова е за да се осигура дека системот за земјување може да се справи со високите токови при повреда поврзани со големите кола и да одржи безбедноста на електричната инсталација.

Специјални применувања на опрема

Одредени видови на осетлива или голема капацитетна опрема, како што се фотovoltaични (PV) инсталации, можат да бараат земјини жици димензирани да се поклопат со фазните жици. Ова димензирање е потребно за да се осигура ефикасно протекување на токовите при повреда и да се минимизира импедансата, со што се подобрува общата безбедност и перформанса на опремата и електричниот систем.

Импликации на неправилното димензирање на земјината жица

Земјината жица во електричниот систем не мора да се поклопува со големината на горещата или неутралната жица; може да биде малку поголема или помала. Кога се користи поголема земјина жица, иако тоа не представува ризик за електричниот систем, тоа доаѓа со зголемени трошоци поради потребата за дополнителен материјал. Во ситуации каде што е потребна дополнителна должина, може да се користи кутија за поврзување за да се продаде жицата без да се компромитира целоста на системот за земјување.

Всушност, поголема земјина жица нуди неколку предности и може да биде особено полезна во одредени сценарија. Со нивниот помал отпор, поголемите жици ефективно го намалуваат падот на напон, обезбедувајќи постабилна електрична врска. Ова станува особено важно во системите кои бараат поголеми капацитети за носење на ток. Минимизирајќи губитокот на напон, поголемата земјина жица помогнува за одржување на константна електрична перформанса, подобрувајќи надежноста и безбедноста на целокупниот систем.

Обратно, користењето на премала земјина жица може да доведе до сериозни проблеми. Помали жици имаат поголем електричен отпор, што може да наруши правилната функција на магнетниот механизам на автоматскиот предавач. Оваа интерференција значи дека предавачот може да не трепне толку брзо како што треба во случај на повреда, дозволувајќи потенцијално опасни нивоа на ток да текат низ системот. Помимо тоа, премали земјини жици можеби нема да можат да се справат со премногу токови при повреда, што може да доведе до прекомерно загревање. Во екстремни случаи, овој загрев може да предизвика жицата да се стопи, создавајќи значајен ризик од пожар и ставајќи под ризик и имот и живот.

За да се осигура безбедноста и оптималната перформанса на електричниот систем, е суштинско да се користи земјина жица со правилна големина. На пример, во стандарден сервис од 100 ампер со должина од 150 фт, типична препорака е 8 AWG (American Wire Gauge) земјина жица. Пратење на овие насоки за димензирање помага за заштита против електрични опасности и осигурува дека системот за земјување функционира ефективно, обезбедувајќи надежна заштита во случај на повреда.