Grundlegende Frage zu Stromkreisen und Erdung

Ich verstehe, dass die Spannung relativ ist und dass der heiße Draht im Hausnetz ein Nennwert ist ± 120 V in Bezug auf den Neutralleiter. Ich glaube auch, dass das Erdungskabel am Unterbrecherkasten mit dem Neutralleiter verbunden und dann mit einem Metallpfahl verbunden ist, der in den Boden getrieben wird. Also hier meine Frage:

Wenn der heiße Draht mit dem Rahmen eines Geräts wie beispielsweise einem Toaster verbunden werden sollte und der Toasterrahmen nicht geerdet war, was passiert, wenn ich den Metallrahmen des Toasters berühre, verstehe ich nicht, warum dies eine gefährliche Situation ist . Ich meine, ich sehe den Stromkreis nicht. Wenn die heiße Spannung beispielsweise 120 V über dem Neutralleiter (zu diesem Zeitpunkt) liegt und der Neutralleiter am Netzteil mit Masse verbunden ist, sodass die heiße Spannung daher 120 V über der Erdung liegt, wie bin ich dann beteiligt, selbst wenn ich gut mit der Erde verbunden bin ( im Wasser stehen)? Mein Verstand sagt Folgendes, der Strom fließt vom heißen zum kurzen am Rahmen des Toasters zu mir zur Erde, aber ich bin nicht in der Nähe des Metallpflocks in meinem Garten, und wie ist der Stromkreis geschlossen? Also ich habe eigentlich zwei Fragen:

F1: Gibt es hier eine fertige Schaltung, die ich einfach nicht verstehe?

F2: Hat der Rahmen des Toasters eine gewisse Ladungsbildung, die über einem neutralen Körper liegt und daher eine Entladung wie eine Quelle zu einer Senke vermittelt (selbst wenn dieser neutrale Körper von der Erdoberfläche schwebte) ?

Eigentlich habe ich noch eine Frage. Wie schützt das Erdungskabel jemanden vor dieser Situation, da ich den Stromkreis darin nicht mehr sehe als ich es sehe, wenn ich das "Erdungskabel" bin?

Danke

Ihr Szenario ist nicht klar. Ich denke, was fehlt, ist die Tatsache, dass das Gehäuse des Toasters auch geerdet ist, sodass Sie von Leitung zu Gehäuse kurzgeschlossen sind. Meinst Du das? Dann vielleicht deutlicher machen.
Nein, ich habe angegeben, dass der Toaster in diesem Szenario nicht geerdet ist.
Ich habe Ihre Frage bearbeitet, um diese Tatsache widerzuspiegeln
zur Info: Ich nehme an, Sie meinen 120 V RMS (was in den USA und anderswo üblich ist). Das bedeutet ungefähr +/-170VSpitze zu Spitze für eine Sinuswelle.

Antworten (3)

Ihre Frage zum Schutz ist sehr wichtig. Jeder Elektriker, Techniker, der mit schweren Maschinen arbeitet, und Elektroingenieur sollte wissen, wie diese Dinge funktionieren.

All About Circuits hat ein sehr umfangreiches Online-Kompendium über Elektronik und Elektrotechnik veröffentlicht. Für Ihre Frage empfehle ich Ihnen, diesen Artikel über Sicherheit im Schaltungsdesign zu lesen .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Kurz gesagt, der Strom wählt den kürzesten Weg zu einem niedrigeren Potential. Ohne ein geerdetes Metallgehäuse kann Ihr Körper zu einem Pfad zu einem niedrigeren Potential (Erde) werden. Ihr Körper ist vielleicht nicht der beste Leiter, hat zB 1000 Ohm, aber es sind immer noch viele Größenordnungen weniger als Luft.

Ihr Küchenboden liegt ungefähr auf Erdpotential. Gebäude, Erde usw. sind keine sehr guten Leiter, aber sie haben immer noch einen geringen Widerstand im Vergleich zu beispielsweise Luft. Der Boden der Erde kann einen Widerstand von einigen Ohm haben, vielleicht von mehreren zehn Ohm, das hängt von vielen Faktoren ab. Sicher ist, dass es dirigiert.

Strom wählt die kürzesten Wege. Darüber hinaus schafft eine große Kontaktfläche mehr Wege für den Stromfluss und verringert so den Widerstand von etwas, das auf den ersten Blick kein guter Leiter ist.

Ich habe den Artikel gelesen und es macht Sinn. Ich denke, das bedeutet, dass ein Voltmeter ein gewisses Potenzial zwischen dem heißen Draht und überall, wo ich die Erdoberfläche berühre, ablesen würde. Liegt das daran, dass die "heiße" Leitung am Kraftwerk auf Erde bezogen ist?
So würde ich sagen. Wenn der heiße Draht im Kraftwerk 200 V über der Erde liegt und die Erde ein riesiger dreidimensionaler Widerstand ist, dann ist ein zufälliger Punkt auf der Erde einige Dutzend Ohm "weg" vom neutralen Potential des Kraftwerks.
Aufgrund dieser nicht idealen Leitfähigkeit beliebiger Materialien ergeben sich interessante Effekte. Manchmal, wenn in einem Gebäude Renovierungsarbeiten stattfinden, schneidet ein Arbeiter mit seiner Handbohrmaschine versehentlich einen Draht in die Wände. Sie stellen fest, dass einige Ihrer Steckdosen nicht mehr funktionieren. Sie messen ihre Spannung. Ohne Last sind es volle 230V. Aber wenn Sie eine Last daran anschließen, fällt die Spannung auf beispielsweise 13 V ab. Was ist passiert? Es stellt sich heraus, dass der gebrochene Draht in der Wand immer noch leitet. Wenn Ihre Last eine 500-Ohm-Glühbirne ist und der Drahtbruch ~ 10 kOhm beträgt, haben Sie einen Spannungsteiler von 1:20.
Der Link, den Johnny B Good zur Verfügung gestellt hat, war sehr informativ. Ein anderer Artikel, den ich auf dieser Seite fand, erklärte genau das, was ich wissen wollte.
Verdammt, ich war so nah dran, es zu finden :) Wäre nützlicher als das, was ich gefunden habe.

Sie berühren den Rahmen des Toasters, der jetzt mit der Leitung verbunden ist, also sind Sie jetzt "heiß". Wenn es einen Rückweg gibt, fließt er, um den Kreislauf zu vervollständigen. In vielen Fällen existiert dieser Rückweg möglicherweise nicht, kann jedoch schwierig zu bestimmen sein, insbesondere für einen Laien.

Es gibt viele Elektronikgeräte, die die Sicherheit nicht verwenden, aber in diesem Fall muss der Designer sicherstellen, dass niemand einen leitenden Stab in das Gehäuse stecken und die Leitung/Hot berühren kann. Typischerweise versiegelte Einheiten erfüllen diese Anforderung.

Wenn Sie Entlüftungslöcher benötigen, in die ein Metallstab gesteckt werden kann, muss das Gehäuse so angeordnet sein, dass es wahrscheinlich ist, dass der Metallstab gegen das Gehäuse kurzschließt, den Stromkreis auf Neutral schließt und den Unterbrecher auslöst.

Dies geschieht, um zu verhindern, dass Personen mit der Leitung / heiß in Kontakt kommen, da sie in einigen Szenarien Teil des Stromkreises werden.

Sicher, wenn ich dann einen Wasserhahn berühre oder einen Weg zur Erde bereitstelle, vervollständige ich den Stromkreis. Wollen Sie damit sagen, dass ich den defekten Toaster sicher berühren könnte, wenn ich den Toaster draußen hätte, aber ein paar Meter von der Erdungsstange entfernt und die Erde trocken und nicht leitend wäre? (Wohlgemerkt, ich möchte dieses Experiment nicht durchführen, es ist nur eine Hypothese.)
Auch trockene Erde leitet. Die Oberfläche des Stangenuntergrundes ist groß, daher gibt es viele parallele Pfade.
Nehmen wir an, Sie stehen auf einer Gummimatte. Dann nein, Sie schließen die Schaltung nicht ab und "sollten" sicher sein. Denken Sie daran, dass immer noch ein "Verschiebungsstrom" fließt, der Ihre Kapazität auflädt und entlädt.

Der Stromkreis wird durch den Boden geschlossen. Es ist nicht sehr leitfähig, es sei denn, es ist nass, aber es reicht.

Ein Erdungskabel schützt, indem es den Strom als bevorzugten Weg durch sich selbst zurückführt, sobald das Kabel das Gehäuse berührt und die Sicherung an Ihrem Verteilerkasten durchbrennt.

Ich sehe den Schaltweg immer noch nicht. Wenn ich in der Küche stehe und der Erdspieß im Hinterhof steht, wie kann das dann auch noch ein „nicht sehr leitfähiger“ Stromkreis sein?
Der Pfahl steht vielleicht im Hinterhof, aber die Wände Ihrer Küche enthalten geerdete Leiter, die diesen Boden viel näher bringen. Der Stromkreis muss also nicht Ihr ganzes Haus zwischen Ihnen und dem Boden sein, sondern nur ein paar Meter Wand oder Boden.
@SalbandoJones, denken Sie an das Risiko von Metallrohren, die Sie gleichzeitig berühren können, oder an einen anderen Gegenstand, dessen Gehäuse geerdet ist.
Grundlegende Frage zu Stromkreisen und Erdung
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