Земля (электричество) - Ground (electricity)

Типичный заземляющий электрод (слева от серой трубы) , состоящий из проводящего стержня, вбитого в землю, в доме в Австралии . В большинстве нормативов по электротехнике указывается, что изоляция проводов защитного заземления должна иметь особый цвет (или цветовую комбинацию), не используемый для каких-либо других целей.

В области электротехники , земля или земля является точкой отсчета в электрической цепи , из которой напряжения измеряются, общий путь возврата для электрического тока , или непосредственное физическое соединение с землей .

Электрические цепи могут быть заземлены по нескольким причинам. Открытые токопроводящие части электрооборудования заземлены, поэтому нарушения внутренней изоляции, которые создают опасные напряжения на частях, которые могут представлять опасность поражения электрическим током , вызывают срабатывание защитных механизмов в цепи, таких как предохранители или автоматические выключатели, которые отключают питание. В системах распределения электроэнергии провод защитного заземления (PE) является важной частью безопасности, обеспечиваемой системой заземления .

Заземление также ограничивает накопление статического электричества при работе с легковоспламеняющимися продуктами или устройствами, чувствительными к статическому электричеству . В некоторых телеграфных и передаче мощности цепях, само основание может быть использовано в качестве одного проводника схемы, экономя затраты на установку отдельного обратный провода (см однопроводного возвращения на землю и землю обратного телеграфа ).

Для целей измерения Земля служит (разумно) постоянным эталоном потенциала, относительно которого могут быть измерены другие потенциалы. Система электрического заземления должна иметь соответствующую пропускную способность по току, чтобы служить адекватным опорным уровнем нулевого напряжения. В теории электронных схем «земля» обычно идеализируется как бесконечный источник или сток для заряда, который может поглощать неограниченное количество тока без изменения своего потенциала. Если реальное соединение с землей имеет значительное сопротивление, приближение к нулевому потенциалу больше не действует. Возникают эффекты паразитного напряжения или повышения потенциала земли , которые могут создавать помехи в сигналах или создавать опасность поражения электрическим током, если они достаточно большие.

Использование термина «земля» настолько распространено в электрических и электронных приложениях, что цепи в портативных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны и медиаплееры, а также цепи в транспортных средствах могут рассматриваться как имеющие «землю» или заземление шасси. соединение без какого-либо фактического соединения с Землей, несмотря на то, что «общий» является более подходящим термином для такого соединения. Обычно это большой проводник, прикрепленный к одной стороне источника питания (например, « заземляющая пластина » на печатной плате ), который служит общим обратным путем для тока от многих различных компонентов в цепи.

История

Начиная с 1820 года в системах дальнего электромагнитного телеграфа использовались два или более провода для передачи сигнала и обратных токов. Немецкий ученый Карл Август Штайнхайль в 1836–1837 годах обнаружил , что землю можно использовать в качестве обратного пути для замыкания цепи, делая обратный провод ненужным. Штайнхейль не был первым, кто сделал это, но он не знал о более ранних экспериментальных работах, и он был первым, кто сделал это на рабочем телеграфе, тем самым сделав принцип известным всем телеграфным инженерам. Однако с этой системой были проблемы, примером которых является трансконтинентальная телеграфная линия, построенная в 1861 году компанией Western Union между Сент-Джозефом, штат Миссури , и Сакраменто, штат Калифорния . В сухую погоду заземляющее соединение часто оказывало сильное сопротивление, поэтому требовалось, чтобы на стержень заземления поливали воду, чтобы телеграф работал, а телефоны звонили.

В конце девятнадцатого века, когда телефония начала вытеснять телеграфию, было обнаружено, что земные токи, индуцированные энергосистемами, электрическими железными дорогами, другими телефонными и телеграфными цепями и естественными источниками, включая молнии, вызывают недопустимые помехи для аудиосигналов, и двухпроводная система, или система «металлическая цепь», была вновь введена в действие примерно в 1883 году.

Электромонтажные работы в здании

Системы распределения электроэнергии часто подключаются к заземлению, чтобы ограничить напряжение, которое может появиться в цепях распределения. В распределительной системе, изолированной от земли, может возникнуть высокий потенциал из-за переходных напряжений, вызванных статическим электричеством или случайным контактом с цепями с более высоким потенциалом. Заземление системы рассеивает такие потенциалы и ограничивает рост напряжения в заземленной системе.

При установке электропроводки от сети (переменного тока) термин заземляющий провод обычно относится к двум различным проводникам или системам проводников, перечисленным ниже:

Соединительные проводники оборудования или заземляющие проводники оборудования (EGC) обеспечивают путь с низким импедансом между обычно нетоковедущими металлическими частями оборудования и одним из проводников источника этой электрической системы. Если какая-либо открытая металлическая часть окажется под напряжением (неисправность), например, из-за изношенного или поврежденного изолятора, это вызовет короткое замыкание, в результате чего устройство максимального тока (автоматический выключатель или предохранитель) откроется, устраняя (отключая) неисправность. Важно отметить, что это действие происходит независимо от того, есть ли соединение с физическим заземлением (землей); сама земля не играет никакой роли в этом процессе устранения неисправности, поскольку ток должен вернуться к своему источнику; однако источники очень часто подключаются к физическому заземлению (земле). (см . контурные законы Кирхгофа ). Связывая (соединяя) все открытые нетоковедущие металлические предметы вместе и с другими металлическими предметами, такими как трубы или конструкционная сталь, они должны оставаться близкими к одному и тому же потенциалу напряжения, что снижает вероятность поражения электрическим током. Это особенно важно в ванных комнатах, где можно контактировать с несколькими различными металлическими системами, такими как подающие и сливные трубы и рамы приборов. Когда систему необходимо подключить к физическому заземлению (земле), соединительный провод оборудования также становится проводником заземляющего электрода (см. Выше).

Металлическая водопроводная труба в качестве заземляющего электрода

А Провод заземляющего электрода (GEC) используется для соединения заземленного («нейтрального») проводника системы или оборудования с заземляющим электродом или точкой в ​​системе заземляющих электродов. Это называется «заземлением системы», и большинство электрических систем требует заземления. NEC США иBS 7671Великобританииперечисляют системы, которые необходимо заземлить. Согласно NEC, цель подключения электрической системы к физическому заземлению (земле) - ограничить напряжение, возникающее в результате грозовых разрядов и контакта с линиями более высокого напряжения. В прошлом,водоснабжениетруба была использованакачестве заземляющих электродов, носвязи с расширением использования пластиковых труб, которые являются плохими проводниками, использование фактического заземляющего электрода требуется. Этот тип заземления применяется к радиоантеннам и системам молниезащиты.

Постоянно установленное электрооборудование, если в этом нет необходимости, имеет постоянно подключенные заземляющие провода. Переносные электрические устройства в металлических корпусах могут быть подключены к заземлению с помощью штыря на вилке (см. «Вилки и розетки переменного тока в домашних условиях» ). Размер силовых заземляющих проводов обычно регулируется местными или национальными правилами электропроводки.

Склеивание

Строго говоря, термины « заземление» или « заземление» относятся к электрическому соединению с землей / землей. Склеивание - это практика намеренного электрического соединения металлических предметов, не предназначенных для передачи электричества. Это приводит все соединенные элементы к одному и тому же электрическому потенциалу, что обеспечивает защиту от поражения электрическим током. Затем склеенные элементы можно заземлить для устранения посторонних напряжений.

Системы заземления

В системах электроснабжения система заземления определяет электрический потенциал проводников относительно проводящей поверхности Земли. Выбор системы заземления влияет на безопасность и электромагнитную совместимость источника питания. Правила для систем заземления значительно различаются в разных странах.

Функциональное заземление служит не только для защиты от поражения электрическим током, поскольку такое соединение может пропускать ток во время нормальной работы устройства. К таким устройствам относятся подавители перенапряжения, фильтры электромагнитной совместимости, некоторые типы антенн и различные измерительные приборы. Обычно система защитного заземления также используется в качестве функционального заземления, хотя это требует осторожности.

Заземление по сопротивлению

Системы распределения электроэнергии могут быть жестко заземлены, при этом один провод цепи напрямую подсоединен к системе заземляющих электродов. В качестве альтернативы, между распределительной системой и землей может быть подключено некоторое электрическое сопротивление , чтобы ограничить ток, который может течь на землю. Импеданс может быть резистором или катушкой индуктивности. В системе с высокоомным заземлением ток короткого замыкания ограничен несколькими ампер (точные значения зависят от класса напряжения системы); система с заземлением с низким импедансом позволит пропускать несколько сотен ампер при повреждении. Большая система распределения с глухим заземлением может иметь ток замыкания на землю в тысячи ампер.

В многофазной системе переменного тока может использоваться система искусственного заземления нейтрали. Хотя ни один фазовый провод не подключен напрямую к земле, специально сконструированный трансформатор ( «зигзагообразный» трансформатор ) блокирует протекание тока промышленной частоты на землю, но позволяет любой утечке или переходному току протекать на землю.

В системах заземления с низким сопротивлением используется резистор заземления нейтрали (NGR) для ограничения тока короткого замыкания до 25 А или более. Системы заземления с низким сопротивлением будут иметь номинал времени (скажем, 10 секунд), который показывает, как долго резистор может выдерживать ток повреждения до перегрева. Реле защиты от замыкания на землю должно срабатывать выключатель для защиты цепи до того, как произойдет перегрев резистора.

В системах с высокоомным заземлением (HRG) используется NGR для ограничения тока короткого замыкания до 25 А или менее. Они имеют постоянный номинал и предназначены для работы при одиночном замыкании на землю. Это означает, что система не сработает немедленно при первом замыкании на землю. Если происходит второе замыкание на землю, реле защиты от замыкания на землю должно отключать выключатель для защиты цепи. В системе HRG чувствительный резистор используется для постоянного контроля целостности системы. Если обнаружен обрыв цепи (например, из-за разрыва сварного шва на NGR), устройство контроля определит напряжение через чувствительный резистор и отключит прерыватель. Без чувствительного резистора система могла бы продолжать работать без защиты заземления (поскольку состояние разомкнутой цепи маскировало бы замыкание на землю), и могли бы возникнуть переходные перенапряжения.

Незаземленные системы

Там, где опасность поражения электрическим током высока, могут использоваться специальные незаземленные системы питания, чтобы минимизировать возможный ток утечки на землю. Примеры таких установок включают зоны ухода за пациентами в больницах, где медицинское оборудование напрямую подключено к пациенту и не должно пропускать какой-либо электрический ток через тело пациента. Медицинские системы включают устройства мониторинга, предупреждающие о любом увеличении тока утечки. На мокрых строительных площадках или на верфях могут быть установлены изолирующие трансформаторы, чтобы неисправность электроинструмента или его кабеля не подвергала пользователей опасности поражения электрическим током.

Цепи, используемые для питания чувствительного оборудования для производства аудио / видео или измерительных приборов, могут питаться от изолированной незаземленной технической системы электроснабжения , чтобы ограничить попадание шума из энергосистемы.

Передача энергии

В системах распределения электроэнергии переменного тока с однопроводным заземлением (SWER) затраты сокращаются за счет использования только одного высоковольтного проводника для энергосистемы при прокладке обратного переменного тока через землю. Эта система в основном используется в сельской местности, где большие токи в земле в противном случае не вызовут опасности.

Некоторые системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC) используют землю в качестве второго проводника. Это особенно часто встречается в схемах с подводными кабелями, поскольку морская вода является хорошим проводником. Электроды заземления используются для подключения к земле. Место установки этих электродов необходимо выбирать тщательно, чтобы предотвратить электрохимическую коррозию подземных сооружений.

Особое внимание при проектировании электрических подстанций вызывает повышение потенциала земли . Когда очень большие токи короткого замыкания вводятся в землю, область вокруг точки инжекции может подняться до высокого потенциала по отношению к точкам, удаленным от нее. Это связано с ограниченной конечной проводимостью слоев почвы в земле подстанции. Градиент напряжения (изменение напряжения на расстоянии до точки инжекции) может быть настолько большим, что две точки на земле могут иметь существенно разные потенциалы. Этот градиент создает опасность для любого, кто стоит на земле в зоне электрической подстанции, которая недостаточно изолирована от земли. Трубы, рельсы или коммуникационные провода, входящие в подстанцию, могут иметь разные потенциалы заземления внутри и снаружи подстанции, создавая опасное напряжение прикосновения для ничего не подозревающих лиц, которые могут коснуться этих труб, рельсов или проводов. Эта проблема решается путем создания плоскости выравнивания потенциалов с низким импедансом, установленной в соответствии с IEEE 80 внутри подстанции. Эта плоскость устраняет градиенты напряжения и гарантирует устранение любой неисправности в течение трех циклов напряжения.

Электроника

Сигнал Ground.svg Шасси Ground.svg Земля Ground.svg
Сигнальная
земля
Шасси
заземления
Земля
земля
Наземные символы

Сигнальные заземления служат в качестве обратных путей для сигналов и питания (при сверхнизком напряжении , менее примерно 50 В) внутри оборудования, а также для межсоединений сигналов между оборудованием. Многие электронные схемы имеют один возврат, который действует как эталон для всех сигналов. Силовые и сигнальные заземления часто подключаются, обычно через металлический корпус оборудования. Разработчики печатных плат должны позаботиться о компоновке электронных систем, чтобы мощные или быстро коммутируемые токи в одной части системы не создавали помехи в низкоуровневых чувствительных частях системы из-за некоторого общего импеданса в заземлении. следы макета.

Цепь заземления по сравнению с землей

Напряжение определяется как разность электрических потенциалов между точками в электрическом поле. Вольтметр используются для измерения разности потенциалов между некоторой точкой и опорной точкой. Эта общая контрольная точка обозначается как «земля» и считается имеющей нулевой потенциал. Сигналы определяются относительно сигнальной земли , которая может быть соединена с землей питания . Система, в которой системное заземление не соединено с другой цепью или с землей (в которой все еще может существовать связь по переменному току между этими цепями), часто называется плавающей землей или с двойной изоляцией .

Функциональные основания

Некоторым устройствам для правильного функционирования требуется подключение к массе земли, в отличие от любой чисто защитной функции. Такое соединение известно как функциональное заземление - например, для некоторых длинноволновых антенных конструкций требуется функциональное заземление, которое, как правило, не должно быть неизбирательно подключено к защитному заземлению источника питания, поскольку введение передаваемых радиочастот в электрическую распределительную сеть является одновременно незаконно и потенциально опасно. Из-за этого разделения на чисто функциональное заземление обычно не следует полагаться для выполнения защитной функции. Во избежание несчастных случаев такие функциональные заземления обычно соединяются белым или кремовым кабелем, а не зеленым или желто-зеленым.

Разделение земли с низким уровнем сигнала от земли с шумом

На телевизионных станциях, студиях звукозаписи и других установках, где качество сигнала имеет решающее значение, часто устанавливается специальное сигнальное заземление, известное как «техническое заземление» (или «техническое заземление», «специальное заземление» и «звуковое заземление»). предотвратить образование контуров заземления . По сути, это то же самое, что и заземление источника переменного тока, но никакие общие провода заземления устройства не могут быть подключены к нему, так как они могут нести электрические помехи. Например, в студии звукозаписи к технической земле подключается только аудиооборудование. В большинстве случаев металлические стойки для оборудования в студии соединяются вместе с помощью тяжелых медных кабелей (или плоских медных трубок или шин ), и аналогичные соединения выполняются с технической землей. Особое внимание уделяется тому, чтобы на стойках не размещались устройства с заземлением от шасси, поскольку одиночное соединение заземления переменного тока с техническим заземлением снизит его эффективность. Для особо требовательных приложений основное техническое заземление может состоять из тяжелой медной трубы, при необходимости проложенной путем просверливания нескольких бетонных этажей, так что все технические площадки могут быть соединены кратчайшим путем с заземляющим стержнем в подвале.

Радиоантенны

Некоторые типы радиоантенн (или их линий питания ) требуют заземления. Поскольку радиочастоты тока в радиоантеннах намного выше, чем частота 50/60 Гц линии электропередачи, в системах радиозаземления используются принципы, отличные от заземления переменного тока. «Третий провод» защитного заземления в электропроводке здания переменного тока не предназначен и не может использоваться для этой цели. Длинные провода заземления электросети имеют высокий импеданс на определенных частотах. В случае передатчика РЧ-ток, протекающий через заземляющие провода, может излучать радиочастотные помехи и наводить опасное напряжение на заземленные металлические части других приборов, поэтому используются отдельные системы заземления.

Монопольные антенны, работающие на более низких частотах, ниже 20 МГц, используют Землю как часть антенны, как проводящую плоскость для отражения радиоволн. К ним относятся T-образная и перевернутая L-антенна , зонтичная антенна и мачтовый излучатель, используемый радиостанциями AM. Линия питания от передатчика подключается между антенной и землей, поэтому для этого требуется система заземления под антенной, чтобы контактировать с почвой и собирать обратный ток. В передатчиках и радиоприемниках малой мощности заземление может быть таким же простым, как один или несколько металлических стержней или кольев, вбитых в землю, или электрическое соединение с металлическим водопроводом здания, уходящим в землю. Однако в передающих антеннах система заземления несет полный выходной ток передатчика, поэтому сопротивление неадекватного заземляющего контакта может быть серьезной потерей мощности передатчика. Система заземления функционирует как пластина конденсатора , чтобы принимать ток смещения от антенны и возвращать его на сторону земли фидерной линии передатчика, поэтому ее предпочтительно размещать непосредственно под антенной.

Передатчики средней и высокой мощности обычно имеют обширную систему заземления, состоящую из неизолированных медных кабелей, проложенных в земле под антенной для снижения сопротивления. Поскольку для всенаправленных антенн, используемых на этих диапазонах, земные токи распространяются радиально к точке заземления со всех направлений, система заземления обычно состоит из радиальной диаграммы направленности проложенных под антенной кабелей во всех направлениях, соединенных вместе со стороной заземления. фидер передатчика на терминале рядом с основанием антенны.

Мощность передатчика, теряемая в сопротивлении заземления, и, следовательно, эффективность антенны, зависят от проводимости почвы. Это широко варьируется; болотистая почва или пруды, особенно соленая вода, обеспечивают самое низкое сопротивление грунту, в то время как сухая каменистая или песчаная почва - самое высокое. Потери мощности на квадратный метр в земле пропорциональны квадрату плотности тока передатчика, протекающего в земле. Плотность тока и рассеиваемая мощность возрастают по мере приближения к клемме заземления в основании антенны, поэтому систему радиального заземления можно рассматривать как обеспечивающую среду с более высокой проводимостью, медь, для протекания тока заземления, в частях земли, несущих большую плотность тока, для уменьшения потерь мощности.

Дизайн

Стандартная система заземления, широко используемая для мачтовых радиовещательных антенн, работающих в СЧ и НЧ диапазонах, состоит из 120 проложенных на одинаковом расстоянии подземных радиальных заземляющих проводов, выходящих на четверть длины волны (0,25 , 90 электрических градусов) от антенны. Обычно используется мягкотянутая медная проволока калибра от 8 до 10, закапанная на глубину от 4 до 10 дюймов. Для антенн диапазона AM широковещательной передачи это требует круглой площади, простирающейся от мачты на 47–136 метров (154–446 футов). Обычно это засаживается травой, которую не скашивают, так как высокая трава в определенных обстоятельствах может увеличить потерю мощности. Если доступная площадь участка слишком ограничена для таких длинных радиалов, их во многих случаях можно заменить большим количеством более коротких радиалов или меньшим количеством более длинных радиалов.

В передающих антеннах второй причиной потерь мощности является диэлектрическими потерями мощности по электрическому полю ( ток смещения ) антенны , проходящей через землю , чтобы достичь проводов заземления. Для антенн около половины длины волны (180 электрических градусов) антенна имеет максимум напряжения ( пучность ) около ее основания, что приводит к сильным электрическим полям в земле над заземляющими проводами около мачты, где ток смещения входит в землю. Чтобы уменьшить эти потери, в этих антеннах часто используется проводящий медный экран заземления под антенной, подключенный к подземным заземляющим проводам, лежащим на земле или возвышающимся на несколько футов, чтобы защитить землю от электрического поля.

В некоторых случаях, когда каменистая или песчаная почва имеет слишком высокое сопротивление для заглубленного грунта, используется противовес . Это радиальная сеть проводов, аналогичная той, что используется в подземной системе заземления, но лежащих на поверхности или подвешенных на высоте нескольких футов над землей. Он действует как пластина конденсатора , емкостная связь линии питания с проводящими слоями земли.

Электрически короткие антенны

На более низких частотах сопротивление системы заземления является более важным фактором из-за малого радиационного сопротивления антенны. В диапазонах LF и VLF ограничения по высоте конструкции требуют использования электрически коротких антенн, короче основной резонансной длины, составляющей четверть длины волны ( ). Четвертьволновый монополь имеет сопротивление излучения от 25 до 36 Ом , но ниже сопротивление уменьшается пропорционально квадрату отношения высоты к длине волны. Мощность, подаваемая на антенну, распределяется между сопротивлением излучения, которое представляет собой мощность, излучаемую в виде радиоволн, желаемой функцией антенны и омическим сопротивлением системы заземления, что приводит к потере мощности в виде тепла. По мере увеличения длины волны по отношению к высоте антенны сопротивление излучения антенны уменьшается, поэтому сопротивление заземления составляет большую часть входного сопротивления антенны и потребляет больше мощности передатчика. Антенны в диапазоне ОНЧ часто имеют сопротивление менее одного Ом , и даже в системах заземления с очень низким сопротивлением от 50% до 90% мощности передатчика может теряться в системе заземления.

Системы молниезащиты

Шины используются для заземляющих проводов в сильноточных цепях.

Системы молниезащиты предназначены для смягчения воздействия молнии за счет подключения к обширным системам заземления, которые обеспечивают соединение с землей на большой площади. Большая площадь требуется для рассеивания сильного тока удара молнии без повреждения проводников системы из-за избыточного тепла. Поскольку удары молнии представляют собой импульсы энергии с очень высокочастотными компонентами, в системах заземления для молниезащиты обычно используются короткие прямые проводники для уменьшения самоиндукции и скин-эффекта .

Земляной (заземляющий) коврик

На электрической подстанции заземляющий мат представляет собой сетку из проводящего материала, установленную в местах, где человек может стоять, чтобы управлять выключателем или другим устройством; он прикреплен к местной опорной металлической конструкции и к ручке распределительного устройства, так что оператор не будет подвергаться воздействию высокого дифференциального напряжения из-за неисправности на подстанции.

Вблизи устройств, чувствительных к статическому электричеству, используется заземляющий коврик или заземляющий коврик для заземления статического электричества, генерируемого людьми и движущимся оборудованием. В статическом контроле используются два типа: статические диссипативные маты и проводящие маты.

Мат, рассеивающий статическое электричество, который лежит на проводящей поверхности (обычно это бывает на военных объектах), как правило, состоит из трех слоев (трехслойных) со слоями рассеивающего статическое электричество виниловыми слоями, окружающими проводящую подложку, которая электрически прикреплена к земле (земле). Для коммерческого использования традиционно используются резиновые маты, рассеивающие статическое электричество, которые состоят из 2 слоев (2 слоя) с прочным, устойчивым к пайке верхним слоем, рассеивающим статическое электричество, что делает их более долговечными, чем виниловые маты, и проводящим резиновым дном. Электропроводящие коврики сделаны из углерода и используются только на полу с целью максимально быстрого отвода статического электричества на землю. Обычно токопроводящие маты изготавливаются с амортизацией для стояния и называются матами «против усталости».

Трехслойный виниловый заземляющий мат, рассеивающий статическое электричество, показан в макро масштабе

Чтобы мат, рассеивающий статическое электричество, был надежно заземлен, он должен быть прикреплен к заземленному пути. Обычно коврик и браслет заземляются с помощью системы заземления с общей точкой (CPGS).

В мастерских по ремонту компьютеров и производстве электроники рабочие должны быть заземлены перед работой с устройствами, чувствительными к напряжениям, генерируемым людьми. По этой причине маты, рассеивающие статическое электричество, могут быть и также используются на производственных сборочных этажах в качестве «напольных бегунов» вдоль сборочной линии, чтобы снимать статическое электричество, создаваемое людьми, идущими вверх и вниз.

Изоляция

Изоляция - это механизм, разрушающий заземление. Он часто используется с маломощными потребительскими устройствами, а также когда инженеры, любители или ремонтники работают над цепями, которые обычно работают с напряжением линии электропередачи. Изоляция может быть достигнута путем простого размещения трансформатора с соотношением проводов 1: 1 с равным числом витков между устройством и обычным источником питания, но применимо к трансформатору любого типа, использующему две или более катушек, электрически изолированных друг от друга.

Для изолированного устройства прикосновение к одному проводнику под напряжением не вызывает сильного поражения электрическим током, поскольку обратный путь к другому проводнику через землю отсутствует. Однако удары током и поражение электрическим током все же могут произойти, если оба полюса трансформатора будут соприкасаться с обнаженной кожей. Ранее предлагалось, чтобы ремонтники «работали с одной рукой за спиной», чтобы избежать одновременного касания двух частей тестируемого устройства, тем самым предотвращая прохождение тока через грудную клетку и прерывание сердечного ритма или вызывающее остановку сердца .

Как правило, каждый трансформатор линии электропередачи переменного тока действует как изолирующий трансформатор, и каждое повышение или понижение может привести к образованию изолированной цепи. Однако эта изоляция не позволит неисправным устройствам перегореть предохранители при замыкании на их заземляющий провод. Изоляция, которая может быть создана каждым трансформатором, нарушается, если всегда заземлять одну ветвь трансформатора с обеих сторон входной и выходной катушек трансформатора. Линии электропередач также обычно заземляют по одному проводу на каждом полюсе, чтобы обеспечить выравнивание токов от полюса к полюсу в случае короткого замыкания на землю.

В прошлом заземленные приборы были спроектированы с внутренней изоляцией до такой степени, что позволяло простое отключение заземления с помощью штепсельных вилок без видимых проблем (опасная практика, поскольку безопасность получаемого плавающего оборудования зависит от изоляции в его силовом трансформаторе). . Однако современные устройства часто включают в себя модули ввода питания, которые разработаны с намеренной емкостной связью между линиями питания переменного тока и шасси для подавления электромагнитных помех. Это приводит к значительному току утечки из силовых линий на землю. Если заземление отключено с помощью штепсельной вилки или случайно, возникающий ток утечки может вызвать легкие удары, даже без каких-либо неисправностей в оборудовании. Даже небольшие токи утечки представляют собой серьезную проблему в медицинских учреждениях, так как случайное отключение заземления может ввести эти токи в чувствительные части человеческого тела. В результате медицинские источники питания имеют низкую емкость.

Приборы и источники питания класса II (например, зарядные устройства для сотовых телефонов) не имеют заземления и предназначены для изоляции выхода от входа. Безопасность обеспечивается двойной изоляцией, поэтому требуется два повреждения изоляции, чтобы вызвать электрический шок.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

внешние ссылки