Masse als Spannungsbezug

Warum verwenden wir nicht eine Konfiguration mit einem separaten Neutralleiter (nicht an die Erde angeschlossen) für den Rückweg des Stroms, wodurch wir die Wahrscheinlichkeit eines Schocks eingehen (in diesem Fall müssen wir sowohl den stromführenden als auch den Neutralleiter berühren). einen Schock bekommen).

Wir verwenden normalerweise keine Erdrückleitung. Aber normalerweise verbinden wir den Neutralleiter an der Quelle mit Erde. Warum? Es gibt eine Reihe von Gründen, aber hier ist mein Favorit: Was würde passieren, wenn wir versuchen würden, im wirklichen Leben ein schwebendes System ohne Bodenbezug zu haben? Zahlreiche Kontaktfehler könnten sich unerkannt anhäufen, bis es früher oder später irgendwo im Verteilersystem zu einem Erdkontakt kommt, der plötzlich eine ganze Menge Dinge anderswo unter Strom setzt und gefährlich macht. Von Anfang an auf Massebezug zu achten bedeutet dagegen, dass auftretende Fehler sofort erkannt werden und einen Leistungsschalter zum Auslösen bringen, bevor Schaden entsteht. Aber Sie haben insofern Recht, als es einen Kompromiss gibt - es ist möglich, wenn auch unwahrscheinlich,

Mit wenigen Ausnahmen verwenden wir die Erde nicht absichtlich als Gegenleistung. Stromversorgungssysteme werden aus Sicherheitsgründen immer noch in der Nähe des Erdpotentials gehalten.

Bedenken Sie: Was würde passieren, wenn die Stromverteilungsleitungen in der Nähe von 10.000 V über dem Erdpotential liegen würden? Während zwischen den einzelnen Leitungen immer noch eine normale Spannung anliegt und ein Gerät, das nur an diese Leitungen angeschlossen ist, einwandfrei funktionieren würde, was passiert, wenn Sie das Gerät auf den Boden stellen? Was passiert, wenn eine Person das Gerät und gleichzeitig eine Kaltwasserleitung hält?

Das Einzige, was diese Person vor einem Stromschlag von 10.000 VDC schützt, ist eine Isolierung, die hoffentlich intakt ist. Und natürlich ist das Design für eine Durchbruchspannung > 10.000 V ziemlich schwierig ...

Es ist viel einfacher, wenn Sie alles nehmen, was mit einer Person in Kontakt kommen könnte, und es direkt mit der Erde verbinden. Dann wissen Sie, ob es einen Fehler gibt, der eine Person gefährlichen Spannungen aussetzen könnte, anstatt den Benutzer zu schocken, fließt der Strom durch dieses Erdungssystem und löst einen Leistungsschalter aus.

Ich fand diesen Artikel hilfreich, um die Stromverteilung mit drei Leitern (heiß/neutral/Masse) zu verstehen. Hier der relevante Auszug:

Wenn Sie Ihr eigenes Stromverteilungssystem bauen würden, würden Sie schnell einige unerwartete und seltsame Effekte entdecken. Manchmal fielen die Geräte Ihrer Kunden ohne ersichtlichen Grund aus. Und manchmal, wenn Sie nach einem Lichtschalter griffen, sprang ein fußlanger Funke auf Ihre Hand und schlug Sie bewusstlos! Was zum Teufel?! Es braucht eine riesige Gleichspannung, um einen fußlangen Funken zu erzeugen. Warum treten auf Ihren Wechselstromleitungen hohe Gleichspannungen auf?

Die Funken entstehen aufgrund einer wenig bekannten Tatsache: Die ganze Welt ist ein gigantischer elektrostatischer Generator. Überall auf der Erde findet ein vertikaler Ladungsfluss statt. Gewitter pumpen negative Ladung nach unten, und die Ladung filtert überall auf der Erde nach oben. Abhängig von der Höhe Ihrer Schaltung über der Erdoberfläche, abhängig von der von Ihren Kabeln abgedeckten Fläche und abhängig davon, ob zu diesem Zeitpunkt ein Gewitter über Ihnen war, kann es zu einer ziemlich großen Gleichstromladung in Ihrem elektrischen Verteilungssystem kommen. Diese Ladung kann mehrere hundert Volt betragen; genug, um Computer und empfindliche Elektronik zu zappen. Oder ... es könnten viele Zehntausend Volt sein, genug, um enorme Funken zu erzeugen, die über Schalter springen und aus Steckdosen, Wandschaltern, über Transformatorwicklungen usw. springen.

Zusätzlich zu dem oben Gesagten würden Sie ein beunruhigendes Phänomen feststellen, wenn ein Blitz direkt in Ihr elektrisches Verteilungssystem einschlägt. Die Blitzstoßspannung breitet sich sofort in Ihrem gesamten Netzwerk aus, was nicht nur jedes einzelne angeschlossene Gerät explodieren lassen kann, sondern auch tödliche Lichtbögen von mehreren Metern Länge erzeugen kann, die Ihre Kunden „berühren“, sollten sie sich in der Nähe befinden Leitungen in den Wänden.

Für diese Probleme gibt es eine einfache Lösung: Verbinden Sie Ihr System mit der Erde. Fahren Sie einige lange Metallstangen in den Schmutz und verbinden Sie sie mit Ihren Drähten. Auf diese Weise werden Blitzströme in die Erde geleitet, anstatt sich über Ihre Stromleitungen auszubreiten. Auch der Himmelsstrom bei klarem Wetter kann keine Hochspannung mehr aufbauen, wenn überschüssige Ladung sofort in die Erde abfließt.

Wie die anderen gesagt haben, verwenden wir die Erde nicht als Gegenleistung.

Unter Fehlerbedingungen, wenn eine Phase mit der Erde in Kontakt kommt, fließen Fehlerströme, um den Schaltungsschutz zum Schutz von Schaltungen, Eigentum und Personal zu aktivieren. Dadurch ist es sehr einfach, Fehler zu finden, was aus betrieblicher Sicht wichtig ist. Wenn Sie einen Stromkreis haben, der regelmäßig ausgelöst wird, kann es zu Betriebs- oder Konstruktionsproblemen kommen.

Wenn wir einen isolierten Neutralleiter verwenden und ein Erdschluss auftreten würde, würde nichts passieren. Wenn ein auf dem Boden stehender Bediener mit einem anderen Leiter in Kontakt kommt, würde der Stromkreis geschlossen und ein Stromschlag erlitten. Wo war also der ursprüngliche Fehler? Der Hauptgrund, warum wir Generatoren erden, ist also die Sicherheit.

Denn tritt ein Fehler auf, tappt man im Dunkeln.

Es gibt andere Gründe wie Kosten. Wenn Sie einen separaten Neutralleiter verwenden, müssen Sie 4 statt 3 Drähte verlegen, ohne wirkliche Vorteile. Solange die Lasten mit Dreiphasenstrom ausgeglichen sind, ist kein Neutralleiter erforderlich.

Die Meeresumwelt verwendet einen 3-phasigen, nicht geerdeten Neutralleiter. Der Rumpf ist nicht mit den Generatoren verbunden. Das heißt, wenn eine Phase den Rumpf berührt, wird die Stromversorgung nicht unterbrochen. Es tritt ein Erdschluss auf. Der Hauptgrund dafür ist die Sicherstellung der Integrität der Stromversorgung für Sicherheitszwecke. Wenn ein Schiff beim Segeln in einem Kanal die Leistung verliert, wäre dies ein schlimmeres Problem als der Verlust der Lichter. Ein Erdschluss muss so schnell wie möglich behoben werden, da der Schiffsrumpf unter Spannung steht und ein zweiter Fehler das Schiff verdunkeln oder die Kontaktperson schocken wird.