Pomóż mi zrozumieć związek między dodatnim, ujemnym, neutralnym a uziemieniem w AC i DC

34

To pytanie wynika z zapisów na schematach i pozornie sprzecznych informacji, które widzę. Podejrzewam, że widzę różne języki narodowe dla tych samych koncepcji - ale jestem w miejscu, w którym nikt nigdy nie powiedział mi, że „winda” to „winda”. Z drugiej strony, mogę całkowicie wyłączyć tę koncepcję i muszę się uczyć, aby nie wysadzić warsztatu. :)

Z DC: Baterie mają zaciski +/-. Większość schematów, które widzę, pokazuje obwód z napięciem i uziemieniem. Słyszałem, że większość schematów nie śledzi ścieżki powrotu do ujemnego terminala, ponieważ jest to zrozumiałe i nie musi zaśmiecać wszystkiego. Słyszałem również, że w obwodzie prądu stałego uziemienie jest SYNONIMOWO z zaciskiem ujemnym. Na schematach widziałem wejście V i uziemienie, widziałem również wejście V, uziemienie i oddzielny ślad łączący się z biegunem ujemnym.

Następnie przechodzimy do AC. Jest gorący drut (dodatni), przewód neutralny i uziemienie. Zakładam, że w obwodzie prądu przemiennego dodatnie koreluje z dodatnim, neutralne z ujemnym i uziemienie. Transformatory skorelują +/- przy zmianie prądu stałego.

Jakie są fakty i jakie są mity? Jak mogę stwierdzić, czy muszę uziemić coś do uziemienia vs. „uziemić” do ujemnego zacisku? Kiedy uziemię do obudowy mojego urządzenia? Czy istnieją standardowe konwencje na schemacie, które wskazywałyby NAZIEMNĄ ziemię względem ziemi na powrót do źródła? Czy jest to coś, co znasz z doświadczenia i analizy obwodu? Czy ogólnie można bezpiecznie założyć, że mogę podłączyć masę do ujemnej? Czy też są przypadki, w których byłaby to bardzo zła rzecz i jak zidentyfikować te przypadki?

Próbuję tylko owinąć głowę wokół +/– / uziemienia prądem przemiennym kontra prąd stały i jak to napięcie jest używane ...

dwwilson66
źródło
Świetne pytanie. Przerażające jest to, jak wiele osób odpowiada błędnymi lub sprzecznymi odpowiedziami na ten temat.
HörmannHH

Odpowiedzi:

27

Uziemienie oznacza wszystko, co jest dołączone do tego symbolu na schemacie:

symbol ziemi

Wszystko, co dotyka tego symbolu na schemacie, jest w rzeczywistości połączone ze wszystkim, co dotyka tego symbolu. Ponieważ łączy się z nim tak wiele rzeczy, ułatwia to odczytanie schematu.

Zwykle do tego dołączona jest ujemna strona baterii. Ale istnieje wiele obwodów, które działają inaczej. Niektóre obwody wymagają napięcia ujemnego, więc dodatnią stroną akumulatora byłoby „uziemienie”. Niektóre obwody wymagają dodatniego i ujemnego napięcia, w którym to przypadku mogą istnieć dwie baterie, jedna z ujemną stroną przymocowaną do ziemi, a druga z dodatnią stroną przymocowaną do ziemi.

10kΩ w napięciu z jednej strony jest baterią 3V (bo to bateria 3V). Różnica napięcia z jednej strony rezystora (dowolnej z trzech) na drugą stronę tego samego rezystora wynosi 1 V, ponieważ 3 V baterii jest podzielone na 3 rezystory o jednakowej wartości.

Ponieważ napięcia są względne, uziemienie istnieje jako rodzaj zakładanego napięcia odniesienia. Jeśli mówimy, że napięcie wejściowe to „5 woltów”, mamy na myśli „różnica między napięciem wejściowym a uziemieniem wynosi pięć woltów”.

W kontekście AC rzeczy nie różnią się tak naprawdę, z wyjątkiem tego, że tradycja wykonała dobrą robotę, czyniąc ten sam termin „ziemia” znaczy wiele rzeczy. Nadal może to oznaczać wszystko, co jest dołączone do tego symbolu, lub może oznaczać, że 3. złącze na ścianie. Więcej o tym później.

Jeśli chodzi o obwód, żywy i neutralny nie różnią się. Wybierz jedno, a drugie oscyluje między wyższym a niższym napięciem. Jeśli masz tylko te dwa przewody w celach informacyjnych, są one nie do odróżnienia.

Różnica jest ważniejsza, jeśli wziąć pod uwagę bezpieczeństwo. Rzeczy wokół ciebie mają pewien szczególny potencjał elektromotoryczny (napięcie). Prąd płynie, gdy występuje różnica w potencjale. Neutralny przewód sieciowy powinien być o tym samym potencjale jak większość rzeczy wokół siebie, tak w teorii, jeśli go dotknąć, a także Ziemia, aby nie dostać szoku, bo nie ma żadnej różnicy w napięciu. Jeśli dotkniesz przewodu pod napięciem, doznasz szoku, ponieważ istnieje różnica w potencjale.

Jednak powiedziałem neutralny powinien być o tym samym potencjale jak Ziemia, a ponieważ jesteś prawdopodobnie dotyka ziemi, ty. Ale nie ufałbym temu życiu. Na słupie w pobliżu domu może znajdować się uszkodzony transformator. W pobliżu może dojść do uderzenia pioruna. Dom zostanie podłączony do tyłu. Lub, jak wspomniałem, obwód będzie działał, nawet jeśli przewody zostaną odwrócone, można je podłączyć do tyłu. W Stanach Zjednoczonych jeden z zębów jest nieco grubszy, aby temu zapobiec, ale nigdy nie wiadomo. Właśnie dlatego istnieje trzecie złącze, zwane uziemieniem lub ziemią . Powinno to iść do dużej miedzianej pręta w pobliżu twojego domu utknącej na Ziemi, w ten sposób:

pręt uziemiający

W przeciwnym razie nie łączy się z niczym innym. Czasami jest to ważne dla bezpieczeństwa, a innym razem jest to ważne z innych powodów. Chodzi o to, że nie ma to nic wspólnego z energią elektryczną dostarczaną do domu.

Jak mogę stwierdzić, czy muszę uziemić coś do uziemienia vs. „uziemić” do ujemnego zacisku? Kiedy uziemię do obudowy mojego urządzenia?

Jeśli mówimy o urządzeniu podłączanym do ściany, pozostaw te pytania komuś innemu. W każdym kraju obowiązują przepisy bezpieczeństwa, które istnieją z uzasadnionego powodu. Kup zasilacz prądu stałego, który dba o to wszystko za Ciebie, i podłącz do jego wyjścia i nic więcej. Nie podłączaj do Ziemi przez trzeci styk na ścianie, ponieważ możesz obejść zabezpieczenia swojego zasilacza.

Jeśli zastanawiasz się, czy symbol „ziemi” na schemacie powinien być również podłączony do skrzynki, w której znajduje się twój projekt, to zależy. Może chcesz to zrobić dla ekranowania RF. A może nie, ponieważ nie chcesz, aby inne urządzenie z innym pomysłem „uziemienia” go dotknęło, co może spowodować szum w obwodzie lub stopienie czegoś. W wielu obwodach nie ma to żadnego znaczenia.

Phil Frost
źródło
Niesamowite wyjaśnienie. Napięcia względne mają sens. Mój obwód ma zasilacz ścienny, więc pozwoliłem komuś już się tym martwić. Zanim dotrę do mojego urządzenia, będzie to + 9 V prądu stałego, którego wymaga mój obwód. . Mam wtyczkę + końcówkę, pierścień i zaczep uziemienia podwozia na gnieździe zasilającym. W tym przypadku na schemacie nie ma wzmianki o uziemieniu podwozia, w rzeczywistości V-in jest pojedynczym śladem od końcówki. W tej chwili mam wszystkie moje źródła mocy biegnące na ring. Ale co mam zrobić z podłożem podwozia? Zignoruj ​​to? Podłącz to do ringu? Uziemić to do podwozia? Nic nie zostało określone ...
dwwilson66
1
@ dwwilson66 Nie jestem pewien, co masz na myśli przez „zakładkę uziemienia podwozia na gnieździe zasilającym”. To prawdopodobnie zasługuje na inne pytanie, ze zdjęciem i linkami do arkusza danych dotyczących zasilacza, którego używasz.
Phil Frost
następne pytanie ... electronics.stackexchange.com/questions/55667/…
dwwilson66
„Jeśli chodzi o obwód, napięcie i zero nie różnią się. Wybierz jedno, a drugie oscyluje między wyższym a niższym napięciem, względnie. Jeśli masz tylko te dwa przewody jako odniesienie, nie można ich odróżnić.” Załóżmy, że mam duży blok miedziany o znacznej pojemności i podłączam go do neutralnego za pomocą amperomierza. Mogę sobie tylko wyobrazić, że nie płynie prąd. Ale gdybym zrobił to samo, aby żyć, myślę, że dostałbym prąd w naprzemiennych kierunkach 60 razy na sekundę, gdy blok ładuje się i rozładowuje. To wydaje się podstawową różnicą między nimi.
markasoftware
1
@markasoftware Opisujesz dwa różne topologicznie obwody, ponieważ włączyłeś Ziemię jako część obwodu. Oczywiście różnią się: nie są tym samym obwodem. Większość obwodów nie jest modelowana w celu uwzględnienia Ziemi, ponieważ (z wyjątkiem względów bezpieczeństwa) nie ma to związku z działaniem urządzenia.
Phil Frost
9

Symbologia

Symbole te są używane w USA (przynajmniej).

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Klasy urządzeń

http://en.wikipedia.org/wiki/Appliance_classes

Diagramy izolacji

Schematy izolacji to diagramy blokowe, które pokazują funkcje izolacji, takie jak: transformatory, opto-złącza, połączenia sieciowe, kondensatory bezpieczeństwa.

Przykład dobrze szczegółowego schematu izolacji
wprowadź opis zdjęcia tutaj

Przykład surowego schematu izolacji
wprowadź opis zdjęcia tutaj

Nick Alexeev
źródło
To pomaga. Zawsze zastanawiałem się, czy dwa różne symbole naziemne były tą samą koncepcją, czy nie. Cieszę się, że widzę różnicę między uziemieniem obwodu a uziemieniem. Czy uziemienie sygnału byłoby równoważne uziemieniu podwozia? co?
dwwilson66
Masz pomieszane symbole „uziemienie” i „uziemienie mocy”.
Trevor Hickey,
@ Trevor Nie sądzę, że je pomieszałem (choć jeśli podasz referencję, ponownie się zastanowię).
Nick Alexeev
@NickAlexeev Oglądałem ten film: youtu.be/eGeFVIJ2u0w?t=3m2s Jeśli w wyszukiwarce grafiki Google „symbol ziemi” zobaczysz również konsensus. Parzyste = uziemienie zgodnie z konsorcjum Unicode.
Trevor Hickey,
-2

w odniesieniu do prądu przemiennego. Rozumiem, że przez połowę cyklu życie na żywo jest dodatnie do neutralnego, a przez połowę cyklu neutralne jest pozytywne, aby żyć. Tak więc na pewno doznasz takiego samego szoku, dotykając neutralnego i ziemskiego, jak byś żył i ziemią. Innymi słowy, nie rektyfikowany ac nie ma polaryzacji i może być podłączony w obu kierunkach.

James Pritchard
źródło
Nie, neutralny nigdy nie różni się więcej niż o kilka woltów od ziemi w normalnych warunkach. Kiedy „neutralny jest pozytywny do życia”, oznacza to, że życie jest tak naprawdę negatywne zarówno w odniesieniu do neutralnego, jak i naziemnego.
Dave Tweed