Erdung und warum Ladungsverlust auftritt

In meinem durchgehenden Bild fehlt ein grundlegendes Nugget an Informationen darüber, wie die Erdung funktioniert und warum sie wichtig ist. Wenn in einem Stromkreis eine Spannung angelegt wird, beginnt der elektrische Strom zu fließen (oder das Feld baut sich auf). In einem Wechselstrom-Hausstromkreis fließt der Strom wie in Gleichstrom durch den Stromkreis, jedoch auch 50- oder 60-mal pro Sekunde (Hz) in umgekehrte Richtungen.

Warum leiten manche Geräte überhaupt elektrischen Strom auf ihre metallischen Oberflächen? Sollten nicht alle Geräteeinbauten so ausgelegt sein, dass niemals (oder nur selten) Strom austritt?

Der springende Punkt meiner Frage ist, warum wir die fehlende Erdung verantwortlich machen, wenn ein Gerät einen Stromschlag verursacht.

Daher ist es im Falle eines Stromschlags nicht ebenso wichtig, das Gerät zu untersuchen (in diesem Fall handelt es sich um einen speziell zusammengestellten Desktop-Computer), um herauszufinden, warum der Stromkreis Ladung an seine metallischen Körperteile ableitet, anstatt immer die Spannung zu erwarten Erdung, um diese überschüssige Ladung auf die Erde zu entfernen.

Eine andere Möglichkeit, diese Frage zu umschreiben, besteht darin, dass bei einigen Geräten (insbesondere bei zusammengebauten Computern) mit einer Leckage zu rechnen ist. Daher sollte es im Falle seltener Erschütterungen manchmal nicht wichtiger sein, das Gerät selbst auf die Neigung zu untersuchen, eine Leckladung zu erhalten, anstatt die Erdung blind zu prüfen

Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Netzversorgung über kleine Hochspannungskondensatoren absichtlich mit Masse verbunden wird, um die emittierten Funkstörungen zu verringern. Diese Kondensatoren sind so ausgelegt, dass sie hohen Spannungen sicher standhalten und "ausfallsicher" sind (dh bei Unfällen oder zu hohen Temperaturen keine Kurzschlüsse bilden). Sie werden in der Regel in ihrem Gehäuse als "Klasse Y" oder "Klasse X2" bezeichnet Markierungen, typischerweise 0,1 uF 275 V oder 400 V.

Diese leiten einen kleinen Wechselstrom zu einem Metallgehäuse, und wenn das Metallgehäuse NICHT richtig geerdet ist, kann dieser Strom einen leichten Schlag verursachen, der jedoch nicht gefährlich sein sollte.

Ich habe auch etwa 110 V Wechselstrom an freiliegenden Metallteilen gemessen, einfach anhand der Kapazität innerhalb eines (230 V) Netztransformators (der Kurzschlussstrom betrug nur 30 Mikroampere, aber das "Prickeln" war zu spüren).

Ich stimme jedoch zu, dass jede andere Leckagequelle vom Wechselstromnetz zu Metallarbeiten untersucht werden sollte - die gefährlichen treten normalerweise bei Gleichstrommessungen auf, im Gegensatz zu den oben genannten.

Das Gehäuse des Geräts kann heiß werden, wenn es aufgrund eines Konstruktionsfehlers oder einer unsachgemäßen Verwendung (Herunterfallen auf den Boden) an ein stromführendes Kabel angeschlossen wird. Diese Dinge passieren, so wie jede Software Fehler hat. Es wäre schön, wenn solche Fehler NICHT Menschenleben kosten würden. Aus diesem Grund erden wir das Gehäuse, und wenn ein Kurzschluss auftritt, fließt der übermäßige Strom nach Masse, der Leistungsschalter löst aus (oder besser, der Fehlerstromschutzschalter löst aus), und niemand wird verletzt.

Zur Verdeutlichung: Die Ladung darf NICHT gegen Erde abfließen. Ein solches Ereignis bedeutet, dass das Gerät defekt ist und repariert oder ausgetauscht werden muss. Interessanterweise ist der Medianstrom, der erforderlich ist, um einen Menschen 30 mA zu töten, auch der Standardwert für die Auslösung von Fehlerstromschutzschaltern.

Warum fließt nun Strom durch eine Person, die das Gehäuse des Geräts mit Masse verbindet? Warum nicht alle Stromversorgungen von der Erde isolieren, und dann wäre es nicht möglich, einen Stromkreis durch die Person zu schließen, die das Gehäuse unter Spannung berührt?

FIXMEUP:
Ich bin mir leider nicht sicher. Ich denke, das liegt daran, dass die Erde eine beträchtliche Kapazität hat und bevor sie aufgeladen ist, damit der Stromfluss aufhört, wird die Person lange tot sein.

In einem ordnungsgemäß funktionierenden Gerät der Klasse I (geerdetes Gehäuse) gibt es zwei Hauptursachen für Netzverluste: absichtliche kapazitive Verbindungen von Netz zu Erde und Streukapazität.

In erster Linie bei den meisten Geräten der Klasse I (Desktop-PCs, netzgespeiste Testgeräte) für Verbraucher und Gewerbetreibende handelt es sich um Kondensatoren der Klasse Y, die häufig etwa 4,7 bis 10 nF vom Netz zur Erde reichen Eingang. Diese bieten einen Pfad, über den internes Hochfrequenzrauschen zu seinem Ursprung zurückkehren kann, anstatt in die Box einzutreten oder diese zu verlassen. Zusammen mit den übrigen Teilen des Netzeingangsfilters bilden sie eine "Lärm-Firewall", die Ihre Box davon abhält, einen Hash zu erzeugen Ihres Lieblingsradiosenders.

Für medizinische Geräte, bei denen eine geringe Leckage von größter Bedeutung ist, und ältere Geräte, bei denen eine derartige Geräuschfilterung nicht erforderlich ist, sind diese Kondensatoren jedoch nicht vorhanden. Infolgedessen sind die primären Leckquellen jetzt parasitäre oder "Streukapazitäten" von der Netzverdrahtung zum geerdeten Metall und auch zwischen den beiden Seiten des Netztransformators, falls eine vorhanden und die sekundäre geerdet ist. Diese Kapazitäten sind in den meisten Fällen kleiner als Y-Kondensatoren, können jedoch immer noch etwas Leckstrom liefern, insbesondere für Geräte mit großen Wechselstrommotoren oder dergleichen.

Neuere Geräte mit ihren ausgeklügelten Steuerungen und einige andere Geräte (z. B. Mikrowellen) sind ein Gleichgewicht zwischen den beiden Leckstromquellen.