Dlaczego nie używamy przewodu neutralnego do uziemienia urządzeń i drutu uziemiającego do zamknięcia obwodu?

Wiem, że punkt zerowy transformatora rozdzielczego jest podłączony do przewodu uziemiającego, więc myślę, że są takie same.

Czy mogę użyć przewodu neutralnego do ochrony urządzeń elektrycznych w metalowych obudowach, podłączając go do obudowy (pokrywy)?

Czy mogę użyć przewodu uziemiającego do zamknięcia obwodu? Na przykład czy mogę podłączyć żarówkę między przewodem pod napięciem a przewodem uziemienia?

Myślę, że odpowiedź brzmiałaby: „Tak, ale źle to zrobić”, ale nie wiem, dlaczego jest tak źle.

Edytować:

tranzystor, Dziękuję bardzo za wspaniałą odpowiedź i poświęcony czas. Doceniam to. Mam jeszcze jedną rzecz, której wciąż nie rozumiem. Zastanawiam się, czy mógłbyś mi odpowiedzieć i mam nadzieję, że moje pytania nie przeszkadzają.

Jeśli żarówka jest podłączona w ten sposób:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Jeśli klient dotknie lampy, gdy jest włączona, nie sądzę, aby zauważyła lekkie mrowienie, ponieważ droga powrotna jest ziemią.

Jeśli spadł przewód neutralny, metalowa obudowa nie jest pod napięciem. Jeśli spadnie przewód uziemiający, żarówka się po prostu wyłączy, ale nie ma niebezpieczeństwa. Czy podłączenie urządzeń w ten sposób jest prawidłowe?

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Ryc. 1 i 2. przedstawiają niebezpieczeństwo uziemienia przez przewód neutralny.

W pierwszym przykładzie Lunatic „Lectrician” uziemił obudowę lampy, podłączając ją do przewodu neutralnego. Wszystko wydaje się OK, chociaż klient zauważa lekkie mrowienie, gdy dotyka lampy, gdy jest włączona. Wynika to z niewielkiego spadku napięcia spowodowanego przez prąd przepływający przez przewód powrotny. Klient tym razem żyje.

W drugiej sytuacji odpadł jeden z drutów Lunatic'a „Lectrician”. Niestety był to przewód powrotny, a teraz metalowa lampa jest pod napięciem. (Opór żarówki nie jest wystarczająco wysoki, aby chronić klienta.) Lunatic 'Lectrician może stracić tego klienta.

^{zasymuluj ten obwód}

Rysunek 3. Niebezpieczeństwo odwrócenia fazy przy „neutralnym” podłączonym do ramy lampy.

Teraz nie wszystkie kraje używają spolaryzowanych wtyczek i niestety Lunatic 'Lectrician działa w jednym z tych krajów. Istnieje prawdopodobieństwo 50/50, że wtyczka zadziała w „bezpieczny” sposób. Istnieje 50% szansy, że pójdzie w ten sposób.

Czy potrzebujesz czegoś bardziej przekonującego?

^{zasymuluj ten obwód}

Rysunek 4. Właściwie okablowana lampa.

Zastanów się, co dzieje się w prawidłowo okablowanym systemie. Jeśli przewód pod napięciem spadnie z żarówki i dotknie metalowej obudowy, duży prąd przepłynie na ziemię. Jeśli bezpiecznik ma prawidłową wartość znamionową, szybko przepali się, odłączając zasilanie pod napięciem. W przypadku zwarcia przewodu neutralnego do obudowy usterka może nie zostać wykryta, a prąd może zostać podzielony między przewód neutralny i przewód uziemienia. RCD / ELCB ochroni przed tego typu usterką, ale to kolejne pytanie .

Zaktualizuj po aktualizacji pytania.

^{zasymuluj ten obwód}

Rysunek 5. Przerwa w przewodzie uziemiającym.

Nie. Nigdy nie jest bezpiecznie używać przewodu uziemiającego jako przewodu zerowego. Zastanów się nad rysunkiem 5: przewód uziemiający pękł i wszystko, co do niego podłączone, stanie się życiem po włączeniu S1. To po prostu zbyt niebezpieczne. Spowoduje to potencjalnie śmiertelne zamieszanie dla następnej osoby, która zmodyfikuje system. Trzymaj się dobrych praktyk, lokalnych przepisów i ciesz się długim życiem.

Podczas gdy zwykle przewód neutralny i przewód uziemiający mają ten sam potencjał i dlatego mogą być skutecznie zamieniane z czysto elektrycznego punktu widzenia, sposób ich połączenia sprawia, że ​​są one bardzo, bardzo różne.

Domowy system elektryczny powinien zawsze mieć dwa urządzenia zabezpieczające:

• RCD, inaczej urządzenie różnicowoprądowe
• wyłącznik automatyczny

Wyłącznik różnicowoprądowy jest podłączony do przewodu pod napięciem i przewodu zerowego i mierzy różnicę prądu między dwoma przewodami: jeśli różnica staje się zbyt wysoka, wyłącza się, odłączając okablowanie. Celem tego urządzenia jest uniknięcie tego, aby prąd pochodzący z życia nie wracał przez przewód neutralny: może się to zdarzyć, jeśli prąd płynie pod obciążeniem, np. Człowieka, który nie jest podłączony do przewodu neutralnego, ale do jakiegoś innego podobnego potencjału, jak ziemia.

Wyłącznik zwykle zawiera dwa mechanizmy wyzwalające: magnetyczny i termiczny. Mechanizm magnetyczny interweniuje, jeśli prąd płynący w wyłączniku staje się zbyt wysoki, nawet przez krótki czas, podczas gdy mechanizm termiczny interweniuje, jeśli przez pewien czas płynie nieco wysoki prąd. Celem tego urządzenia jest zapobieganie zapaleniu się przewodów, przy jednoczesnym umożliwieniu wysokich, ale niezbyt dużych skoków prądu, które trwają przez krótką chwilę.

Jeśli po prostu zamienisz na żywo i na ziemię przy obciążeniu, RCD po prostu się potknie i nic ciekawego nie powinno się wydarzyć, po prostu zapomnij. Jeśli nie ma wyłącznika różnicowoprądowego i masz małe / długie / złe okablowanie, możesz ewentualnie podnieść ziemię z ziemi o wartości kilku woltów, a to jest złe.

Vladamir ma ważną odpowiedź: dwa przewody traktujemy inaczej, mimo że nominalnie są pod tym samym napięciem. Podaje przykład RCD, a GFCI, które widzisz we współczesnej amerykańskiej konstrukcji, działają bardzo podobnie. Oczekuje się, że przepływ prądu gorącego drutu i drutu neutralnego będzie równy. Jeśli tak nie jest, RCD / GFCI stwierdza, że ​​prąd musi wracać inną drogą (przewód uziemiający, kanalizacja itp.), Więc zadziała.

Jest drugi powód, o którym nie wspomniał, a mianowicie, że są one tylko nominalnie pod tym samym napięciem. Druty miedziane nie są idealne. Mają pewien opór. Oznacza to, że prąd przepływający przez linię neutralną może „podnieść” ją do napięcia powyżej ziemi. Zazwyczaj jest to na tyle małe, że nie zauważamy, ale sprzęt stereo zauważa dużeczas. Sprzęt audio często musi mierzyć małe napięcia (tj. Poniżej 1 V) względem wspólnego węzła, a następnie wzmacniają ten sygnał, aby wysłać go do głośników. Pomiar ten jest często wykonywany poza napięciem odniesienia „masy” (z wielu powodów). Jeśli zaczniesz hałasować na „ziemi”, dźwięk zacznie się pojawiać dość szybko. Właśnie dlatego wiele wzmacniaczy stereo ma albo 3-bolcowe złącze lub dedykowany port uziemienia, który można podłączyć do uziemienia, jeśli zakłócenia elektryczne w pobliżu mają duży wpływ na jakość dźwięku.

Odpowiedź na pytanie w edycji:

Jeśli żarówka jest podłączona w ten sposób:

Jeśli klient dotknie lampy, gdy jest włączona, nie sądzę, że zauważy lekkie mrowienie, ponieważ droga powrotna jest podłożem.

Jeśli spadł przewód neutralny, metalowa obudowa nie jest pod napięciem. Jeśli spadnie uziemienie> drut, żarówka się po prostu wyłączy, ale nie ma niebezpieczeństwa. Czy to jest poprawne, aby łączyć urządzenia w ten sposób?

Elektrony nie dbają o kolor drutów lub arbitralne etykiety, które do nich przyczepiamy. Gdyby nasz kabel zasilający miał trzy przewody izolowane czarnym, białym i zielonym tworzywem sztucznym (zakładam tutaj kody kolorów w Ameryce Północnej) i podłączyliśmy wszystkie dotykowe elementy metalowe do białego drutu i wszystkie ścieżki powrotne do zielonego drutu, nie byłoby bezpośredniego ryzyka szoku. Nawet jeśli wystąpi „pojedynczy błąd”.

Jest jednak kilka powodów, dla których jest to zły pomysł.

1. W wielu praktycznych kablach przewód uziemiający nie jest jedynie innym przewodnikiem pokrytym tworzywem sztucznym, który różni się jedynie kolorem od innych drutów. Może być izolowany od ludzi dotykających kabla tylko zewnętrzną osłoną, podczas gdy inne przewody są izolowane zarówno przez własną izolację, jak i zewnętrzną osłonę. Czasami może nie być w ogóle odizolowany od ludzi dotykających kabla.
2. Konwencje z jakiegoś powodu są konwencjami. Nawet jeśli twój system z dziwnymi kolorami drutu jest bezpieczny w obecnej postaci, wystarczy, że ktoś przyjdzie i dokona modyfikacji, zakładając, że jest zgodny ze standardem, co czyni go niebezpiecznym.

Kiedyś było to standardową praktyką w okablowaniu domowym - 3-bolcowe gniazdka, w których zmostkowano N i PE oraz zastosowano 2 przewody w ścianie. Mniejsze ryzyko pęknięcia drutu w ścianie i spowodowania najgorszego scenariusza opisanego powyżej; mimo to uszkodzone lub źle wykonane / zmodyfikowane okablowanie doprowadziło do wystarczającej liczby wypadków, aby w większości miejsc wyeliminować takie praktyki.