Warum wir Boden benutzen

Ich habe mich schon eine Weile darüber gewundert, also habe ich ein bisschen gegraben, und wie immer war Wikipedia das aufschlussreichste. Es sieht so aus, als wäre der Telegraph das erste Mal eingeführt worden, um eine Schaltung zu vervollständigen. Es schien eine gute Idee gewesen zu sein, Draht zu sparen, wenn nicht die Tatsache, dass der Boden viel mehr Widerstand haben wird. Alles in allem werden Sie also viel mehr Strom benötigen, um den Strom zum Fließen zu bringen.

Für die Telegraphie war das in Ordnung, aber für alles andere scheint es mehr Ärger zu geben als es wert ist.

Ich habe das Argument für einen "Bezugspunkt" bei der Messung von absoluten Spannungen gelesen. Das ist eine Lösung für ein erfundenes Problem. Spannungen sind nur als Potentialunterschiede sinnvoll. Daher messen Sie potenzielle Unterschiede und wählen keinen bedeutungslosen Referenzrahmen.

Was das Sicherheitsargument betrifft, so scheinen wir ohne das Erdungssystem viel sicherer zu sein. Wenn die Erdung nicht zur Vervollständigung des Stromkreises verwendet würde, müsste Elektrizität im Allgemeinen einen Grund haben, durch eine Person in den Boden zu gelangen. Dies würde das Risiko eines Stromschlags verringern, da jemand beide Drähte berühren muss, um einen Schock zu bekommen, und nicht nur den heißen. Das Erdungskabel scheint eine Sicherheitsmaßnahme zu sein, um unnötige Probleme zu vermeiden.

Bei Niederspannungssystemen erzeugt die Erde eine unnötige Geräuschquelle. Soweit ich das beurteilen kann, würde der Boden als riesige instabile Batterie + Antenne wirken. Jeder pH-Unterschied im Boden würde einen Gleichstromversatz bedeuten - abhängig vom Unterschied im Säuregehalt der Wasser- und Mineralzusammensetzung an den beiden Bodenpunkten.

Die Verwendung der Masse zur Vervollständigung der Schaltung für Funksignale bedeutet unnötigen Widerstand in einer Schaltung. Ihre Qualität hängt eher von Ihrer Wahl im Boden als vom Design Ihrer Schaltung ab.

Es gibt wahrscheinlich Probleme, die ich verpasst habe, aber ich frage mich wirklich, ob es einige wirklich vernünftige Vorteile gibt, die ich verpasst habe.

Kennt jemand die Geschichte / Philosophie der Verwendung von Masse zur Vervollständigung von Schaltkreisen?

Erdungsverbindung oder Referenzierung wird verwendet, wenn sie verwendet wird, da langjährige Erfahrung gezeigt hat, dass sie in der Praxis die beste Wahl ist. "Das Erdungsrad neu erfinden" kann in einigen Fällen seinen Platz haben, aber normalerweise nicht. In vielen Fällen gibt es konkurrierende Aspekte, aber das insgesamt beste Ergebnis wird durch die Verwendung von Boden erzielt. Stromverteilungssysteme sind ein solches Beispiel.

Netz- oder Netzspannungssysteme wären sicherer, wenn das System vollständig NICHT auf Masse bezogen wäre, und dies ist das Prinzip, das Sicherheits- "Isolationstransformatoren" verwenden, ABER in dem Moment, in dem ein Fehler einen Teil des Systems an einer beliebigen Stelle eines Stromkreises ganz oder teilweise erdet Das gesamte System wird für Benutzer tödlich gefährlich.

Beachten Sie, dass NUR EIN Werkzeug mit einem Trenntransformator verwendet werden sollte und sich der Transformator in der Nähe des Werkzeugs befinden sollte. Bei Verwendung langer Kabelstrecken nach dem Transformator und zwei oder mehr Werkzeugen besteht die Gefahr, dass ein Werkzeug oder eine Verkabelung geerdet wird und das andere ungeschützt bleibt.

Die Schwierigkeit, ein System isoliert zu halten, ist in der Praxis (was zählt) weitaus schwieriger als die durch die Erdung verursachten Probleme. Bei einigen Bordstromversorgungssystemen schweben beide Leiter relativ zum Schiffsboden (= Meerwasserpotential, wenn Sie im Salzwasser schwimmen), ABER und Erdschluss ist gefährlich, wie oben beschrieben, und es werden große Anstrengungen unternommen, um Erdschlüsse aufzuspüren und zu beseitigen. In einem landgestützten System, auf das nicht geerdet wurde, würde jeder Erdschluss in derselben Phase alle Benutzer in derselben Phase betreffen. So kann eine ganze Straße von Häusern von einem Fehler auf einem Stromkreis in einem Haus betroffen sein.

Sobald Sie ein bodenbezogenes System haben, sind die Sicherheitsaspekte der Erkennung und Verwaltung für einzelne Schaltkreise einfach zu handhaben. Geerdete Gehäuse bieten sowohl Schutz als auch Erkennung, Fehlerströme fließen zur Erde und können entweder "gefördert" werden, um eine einfache Fehlerbeendigung (Sicherungen) zu ermöglichen, oder auf sehr niedrigem Niveau (ELCB / GFI) erkannt werden. Die Bodenreferenzierung ist in Haushaltsstromversorgungssystemen insgesamt positiv.

Nur wenige moderne Systeme verwenden Masse als eigentlichen Leiter.
SWER- Stromversorgungssysteme ( S ingle W ire E arth R eturn) wurden früher häufig verwendet und werden in einigen ländlichen Systemen immer noch verwendet. Ich habe vor einigen Monaten einen hier (NZ) gesehen, aber sie sind selten. Sie sind in der Tat sehr nützlich und kostengünstig, werden jedoch im Allgemeinen aus Gründen eliminiert, die technisch oft nicht sinnvoll sind. Die Kosten für die Bereitstellung einer ausreichend guten Erdungsverbindung an jedem Ende sind in den meisten Fällen gering, verglichen mit den Kosten für das Hinzufügen eines zusätzlichen Leiters über viele Kilometer.

19 kV SWER-Leitung:

Wikipedia SWER

SWER Diashow - gut

SWER Video - NZ

Hervorragende SWER-Diashow / Tutorial

SWER - Australische Erfahrung mit der Anwendung auf Entwicklungsländer

SWER - Wikipedia

HF-Signale werden häufig als unausgeglichene Signale gegen ein im Boden reflektiertes Phantombild "gestartet". Ein typischer vertikaler Viertelwellenstrahler hat ein implizites Bild, das in der Grundebene reflektiert wird. Die hohen Türme der AM-Brodcast-Stationen verwenden fast alle dieses System. Im Vergleich zu Dipol- oder anderen Antennen gibt es Einsparungen bei den verwendeten Materialien, das Strahlungsmuster ist omnidirektional und die Strahlungswinkel sind für die direkte Wellenkommunikation geeignet - die meisten Zuschauer befinden sich in der Nähe des Senders für AM-Rundfunkstationen.

• Fernsehempfängerantennen (die traditionellen Yagi-Designs) und Fernsender, die für interkontinentale Nachrichten usw. verwendet werden, verwenden stattdessen häufig Strahl- oder ähnliche Antennen. Die nicht erdbezogene HRH-Delta-Loop-Antenne wurde speziell für und aus solchen Anwendungen entwickelt.

In Systemen, die geerdet werden müssen, wurden Techniken entwickelt, um Erdungen bereitzustellen, die ausreichend gut sind, um die Auswirkungen lokaler Bedingungen angemessen zu minimieren. Der eigentliche Boden hat im Wesentlichen keinen Widerstand, da er eine vernünftig unendliche Größe hat. Das Verbinden der lokalen Erdung mit der tatsächlichen Erdung ist die Herausforderung, und Methoden und Bedürfnisse sind für jede relevante Anwendung gut verstanden.

Sie machen eine Reihe falscher Annahmen. Einige sehr alte Energieübertragungssysteme nutzten den Boden als einen der Leiter, aber so wird es heute nicht gemacht, zumindest nicht für neue Systeme.

Andernfalls gehen Sie davon aus, dass die Dinge immer mit der Erde verbunden sind, wenn dies nicht der Fall ist. Hier in den USA schwimmt die Stromzufuhr zu einem Haus tatsächlich. Es ist von der Sekundärseite eines Transformators aus einer der drei Phasen. Die Sekundärspannung beträgt 220 V mit einem Mittelabgriff. Die meisten Stromkreise werden zwischen einem Ende und dem Mittelabgriff geführt, um 110 V zu erhalten. Hochleistungskreise wie Elektroherde oder Trockner sind über die gesamte Sekundärseite verdrahtet und haben daher 220 V.

Während die drei Drähte von der Sekundärwicklung des Transformators schweben, wird der Mittelabgriff am Haus absichtlich geerdet. Dies dient zum Teil dem Umgang mit Blitzen und der Verhinderung großer statischer Aufladung. Ohne die Erdungsverbindung könnte der gesamte Stromkreis bis zu einer hohen Spannung relativ zur Masse aufgeladen werden. Bei einem Gewitter kann dies auch ohne direkten Treffer besonders schlimm sein.

Wenn Sie "Masse" sagen, sollten Sie wirklich zwischen Erdung und Schaltungsmasse unterscheiden. Erdboden ist, wie es sich anhört, eine direkte Verbindung in die Erde. Schaltungsmasse hat wirklich nichts mit realer Erdung zu tun. Es ist nur der Name, den wir dem Knoten in der Schaltung geben, den wir als 0-V-Referenz für die anderen Knoten betrachten. Dies dient hauptsächlich der Bequemlichkeit.

Radio ist wieder ein ganz anderes Thema. Funkwellen schließen einen Stromkreis nicht ab, zumindest nicht im allgemeinen Normalfall, wenn Sie sich im Fernfeld befinden. Masse wird in Radios als Referenz für die Antenne und manchmal als Spiegel verwendet, um eine kleine Antenne größer aussehen zu lassen. Manchmal ist dieser Boden Erdboden, aber oft nicht, und das muss es auch nicht sein.

Ich bemerkte diese Seite auf meiner Suche nach dem ersten Mal, als sich jemand für ein Erdungs- und Stromversorgungsnetz entschied. Die Gründe für die Erdung oder Erdung sind mindestens dreimal so hoch, wie ich beim Studium der Elektrizität festgestellt habe:

1 Statischer Aufbau insbesondere bei Overhead-Lieferungen. Die statische Aufladung von Freileitungen aus Wind usw., die natürlich direkt mit Haushaltsgeräten verbunden sind, würde jemandem einen bösen Schock versetzen, etwa von einem Toasterelement über eine Person zur Erde.

2Lichtbogenbodenphänomene. Ich habe in einem alten Dokument über das frühe Versorgungssystem in Wisconsin gelesen. Viele Verweise im Internet auf Arcing Ground. Aber wie ich es in den frühen ungeerdeten Systemen verstehe, wurde bemerkt, dass, wenn ein Phasenleiter auf Masse fiel und wieder aufgenommen wurde, unerwartet ein Lichtbogen gezeichnet wurde. Es wurde seitdem erkannt, dass, sobald ein Draht die Erde berührt, eine unbeabsichtigte vollständige Schaltung über die Kapazität zwischen anderen Phasen und der nun verbundenen Masse gebildet wird. Manchmal wird ein nahe am Resonanzkreis liegender Stromkreis gebildet, der sehr hohe Spannungen zwischen den anderen Phasen und dem unbeabsichtigten Erdungsleiter verursacht, was gefährlich ist. Durch Anschließen der verschiedenen Spannungspegel des Versorgungssystems an Masse wird dieses Problem der Lichtbogenerdung beseitigt, da die kapazitive Kopplung zwischen Freileitungen und Masse kurzgeschlossen wird.

3Der Boden ist ein Leiter. Wenn also in einem nicht geerdeten System ein Isolationsfehler auftritt, so dass eine Phase mit Masse verbunden ist, wird die Erde bei dieser Spannung unter Spannung gesetzt, aber sonst passiert wenig. Bis ein zweiter Fehler auftritt. Die Masse verbindet dann die beiden Fehler miteinander und es können hohe Ströme und unbeabsichtigtes Einschalten der Geräte auftreten. dh Ein Toaster, dessen Wirkstoff an der Hauptstraße Nr. 1 mit Masse verbunden ist, kann an eine Lampe an der Hauptstraße Nr. 26 angeschlossen werden, wobei sein Wirkstoff ebenfalls mit Masse kurzgeschlossen ist. Wenn Sie den Toaster bei Nr. 1 einschalten, leuchtet die Lampe bei Nr. 26 auf und umgekehrt. Kein Zweifel, das hätte jeden Elektriker verwirrt. Wenn Sie den Sternpunkt (Wye) des Versorgungstransformators mit Masse verbinden, wissen wir genau, was Sie von der Erde erwarten können. Es ist ein Neutralleiter, einfach weil wir ihn mit dem Versorgungsneutral verbinden.

Die Spannungsreferenzsache ist nur, dass durch Erdung des Sternpunkts die Spannung gegen Masse auf die Phasenspannung und nicht auf die Netzspannung minimiert wird. SWER-Systeme sind in ländlichen Gebieten Australiens immer noch üblich. Einige Minen, Fabriken und Schiffe werden mit einem ausgegrabenen System betrieben. In diesem Fall sind Anzeigen oder Relais so angeordnet, dass eine Verbindung zur Erde sofort angezeigt oder alarmiert wird und der Elektriker im Dienst den Fehler (hoffentlich) findet und behebt, bevor eine zweite Erdung auftritt. Der Vorteil besteht darin, dass das System einen Fehler aufweisen kann und nicht auslöst, wodurch Versorgung und Produktion aufrechterhalten werden. Solange der Fehler schnell isoliert und behoben ist. Weiß jemand, wer und wann sie das Versorgungssystem zum ersten Mal geerdet haben?

Betrachten Sie das elektrische System als unser Kreislaufsystem, eine Druckleitung und eine Rückleitung, positiv und negativ, heiß und neutral (eine einzelne Schleife) in den einfachsten Kreisläufen. Boden sollte nur zur Sicherheit verwendet werden.