Warum bezieht sich die Stromversorgung des Elektrizitätsversorgers auf die Erde?

Auf die Frage " Grundlegendes Training für die Arbeit mit 120-V-Wechselstrom " hatte der Zebonaut geantwortet, dass "eine normale Wandsteckdose auf Erde bezogen ist" und dies die enge Schleife für den Stromkreis darstellt. Es wurde auch angegeben, dass aus Sicherheitsgründen bei Verwendung eines Trenntransformators der Strom zum Transformator zurückfließen muss und Sie keinen Schock bekommen, wenn Sie nur eine Hand berühren. Warum kommt die Stromversorgung des Elektrizitätsversorgers nicht von einem Trenntransformator? Auf diese Weise besteht kein geringeres Risiko eines Stromschlags durch Elektrogeräte?

Sie wollen nicht, dass Ihr elektrisches System im ganzen Haus willkürlich schwimmt. Erstens könnte nur eine winzige Leckage oder statische Elektrizität es auf Hochspannung aufladen. Das gesamte System hätte genügend Kapazität zur Erde, so dass die Entladung Schäden verursachen könnte.

Was ist dann, wenn eine der drei Leitungen versehentlich gegen Masse kurzgeschlossen wurde? Sie würden nicht wissen, dass etwas passiert ist, wenn einer von ihnen kurzgeschlossen wird, aber plötzlich haben andere Teile des Systems tödliche Spannungen.

Hier in den USA befindet sich in der Nähe Ihres Hauses ein endgültiger Transformator, häufig an einem Strommast auf der Straße vor Ihrem Haus. Dadurch werden 220 V in der Mitte von der höheren Spannungsversorgung am Strommast abgegriffen. Diese bleiben isoliert auf der Stange und alle drei Leitungen werden ins Haus gebracht. Der Mittelhahn wird dann mit einem dicken Kabel an ein Kupferrohr geerdet, das in den Boden führt, oder an einen Erdungspfahl, der nur zu diesem Zweck verwendet wird. Dies lässt zwei Phasen von 110 V mit entgegengesetzter Polarität übrig. Die meisten Stromkreise sind zwischen einer der Phasen und dem Zentrum angeschlossen, was als "Neutralleiter" bezeichnet wird. Einige spezielle Hochleistungskreise, wie zum Beispiel ein Wäschetrockner oder ein Elektroherd, sind an beiden Enden angeschlossen und haben daher 220 V anstelle der üblichen 110 V.

Ein Teil des Grundes für den Bodenaufbau ist es, mit Blitzen so gut wie möglich umzugehen. Das System ist so nah wie möglich an der Unterbrecherplatte im Haus geerdet, um die gemeinsame Spannung am System aufgrund des Erdungsversatzes zu minimieren. Stellen Sie sich vor, was passieren würde, wenn der sekundäre Mittelhahn des Transformators anstelle Ihres Hauses am Strommast geerdet wäre und in der Nähe ein Blitzschlag auftreten würde. Es kann leicht zu einem Versatz von mehreren kV kommen, zwischen dem der mittlere Abgriff und dem tatsächlichen Erdpotential, mit dem andere Dinge in Ihrem Haus verbunden sein könnten, wie der Betonboden, auf dem Sie im Keller stehen, Wasserleitungen usw. Sogar gut isoliert und Richtig gestaltete Geräte werden Sie nicht davor schützen.

Denn jeder echte Transformator ist kein idealer Isolator. Zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung befinden sich immer mehrere Hundert oder Tausende Picofarad Kapazität.

Wenn Sie die Sekundärwicklung nicht erden, haben Sie an allen Sekundärausgängen eine schwebende 60-Hz-Wechselspannung von etwa der Hälfte der Primärspannung, beispielsweise 5500 Volt relativ zur Erde.

Und ja, zusätzlich zu den einfachen Effekten erster Ordnung gibt es Dutzende von Sicherheits-, Regulierungs-, Kosten-, Umwelt- und anderen Aspekten.

Ohne Erdungsreferenz besteht ein sehr hohes Risiko, wenn die Hochspannungsprimärseite des Strommasts mit der Niederspannungssekundärseite (120 V oder 240 V) kurzgeschlossen wird - Tausende von Volt, die an Ihre Geräte gesendet werden. Bei einer Erdungsreferenz wird ein solcher Kurzschluss einen Leistungsschalter auf der Versorgungsseite durchbrennen.