Warum ist der Neutralleiter am Transformator geerdet?

Ich verstehe die Verwendung von Erdungskabeln bei Haushaltsgeräten, aber ...

Die Erdung / Erdung von Geräten hilft in zweierlei Hinsicht:

• Es verhindert, dass das Gerätegehäuse oder Chassis ein hohes Potential gegenüber Erde erhält. Ohne diesen Schutz würde ein unter Spannung stehendes Gerät (z. B. aufgrund eines internen Fehlers) ein Lebensrisiko darstellen, wenn eine Person das Gerät berührt und einen ausreichenden Erdungspfad hat, damit einige zehn Milliampere fließen können.
• Es bietet eine niederohmige Rückleitung zum Transformator und löst bei ausreichendem Stromfluss die Sicherung aus oder löst den Leistungsschalter aus.

... warum ist der Neutralleiter am Trafo geerdet?

Der Erdungsanschluss am Transformator (oder je nach örtlichen Vorschriften am ankommenden Anschlusspunkt) verbindet den Rückleiter mit Erde und „neutralisiert“ ihn effektiv. Da es ein geringes Risiko einer signifikanten Spannung darstellt, sind die Neutralleiter normalerweise nicht abgesichert.

Warum geht der Neutralleiter nicht zurück zu den Kraftwerken?

Das Diagramm, das Sie bereitgestellt haben, weist darauf hin.

• Es besteht keine Verbindung zwischen der dreiphasigen Hochspannungsprimärseite und der Niederspannungssekundärseite.
• Die Versorgung speist einen Drehstromtransformator ohne Neutralleiter auf der Primärseite.
• Das Hochspannungsnetz kann ohne direkten Erdbezug "schwebend" sein. Dies bedeutet, dass das Verteilungssystem einen einzelnen Erdschluss auf einer seiner Phasen aushalten kann, ohne eine ungeplante Stromunterbrechung zu verursachen. Dies wäre nicht möglich, wenn das Verteilungssystem auch einen Neutralleiter verwenden würde.

Aus den Kommentaren:

Ich habe den Teil über den niederohmigen Rückweg im ersten Teil nicht verstanden ...

Stellen Sie sich vor, wir hätten die Möglichkeit, den Neutralleiter vor Ort oder zurück im Kraftwerk zu erden. Das kurze lokale Kabel könnte einen Widerstand von beispielsweise 0,05 Ω zur Erde haben, während das viel längere Kabel zurück zum Umspannwerk beispielsweise 10 Ω haben könnte. Erstellen Sie nun einen Erdschluss, indem Sie ein stromführendes Kabel mit dem Metallgehäuse eines Geräts berühren. Nehmen wir an, dass 10 A zur Erde fließen. Auf welche Spannung wird das Gehäuse ansteigen?

• Für die heimische Erde$V = IR = 10 \times 0.05 = 50\ \text{mV}$. Das ist sehr sicher.
• Für die Kraftwerkserde$V = IR = 10 \times 10 = 100\ \text{V}$. Das ist gefährlich.

Die lokale Neutral-Erde-Verbindung ist sicherer.

... und der neutralisierende Teil des 2. Highlight.

„Neutralisieren“ bedeutet, etwas unwirksam zu machen. Ein stromführendes Kabel zu neutralisieren bedeutet, seine Spannung oder Potentialdifferenz gegenüber Erde zu entfernen. Wir tun dies, indem wir es erden. In Ihrem Bild haben wir jetzt vier stromführende Leiter, von denen drei eine Hochspannung in Bezug auf Masse haben und einer, der Neutralleiter, nach seiner Neutralisierung ein nahezu Nullpotential haben wird.

Um also das Potenzial des Gerätegehäuses im Fehlerfall zu minimieren, müssen wir den niederohmigen Rückweg wählen.

Richtig.

"Rückkehr" - bedeutet das, dass das Erdungskabel tatsächlich Teil einer Schleife ist (als ob es irgendwann mit dem Kraftwerk verbunden wäre).

Nein. Der Trafo trennt. Es gibt keine Verbindung zwischen Primär und Sekundär, sodass kein Strom vom Haus zurück zum Kraftwerk fließt. Für das Haus ist der Ortstrafo das „Kraftwerk“.

Ok, neutralisieren verstehe ich jetzt. Die Erdung eines Gerätes wirkt also auch neutralisierend. Ist es nicht?

Nein, das ist nicht ganz der richtige Weg, darüber nachzudenken. Am Chassis oder Gehäuse des Geräts liegt normalerweise kein Potential an. Sie sind keine Dirigenten. Aber Sie haben Recht, dass es verhindert, dass das Chassis / Gehäuse eine hohe Spannung erreicht.

Also nur ein Leiter, der immer auf Potential liegt, kann neutralisiert werden?

Das macht keinen Sinn. Wenn es immer ein Potential hat, kann es nicht neutralisiert werden. Nur wenn die Versorgung sonst erdfrei wäre, kann einer der Leiter neutralisiert werden. Schauen wir uns ein sehr einfaches Beispiel an.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. (a) Eine schwimmende Batterie. (b) Eine geerdete Batterie.

In (a) schwebt die Batterie. Es besteht keine Masseverbindung, es sei denn, es liegt ein Fehler vor und einer der Drähte berührt etwas Geerdetes. Dann wird der andere Draht live.

In (b) wurde der Minuspol der Batterie mit Masse verbunden. Er ist geerdet oder neutralisiert und der andere Draht hat 9 V gegen Erde.

Einer der Vorteile der Neutralisierung besteht darin, dass keine Sicherungen im Neutralleiter erforderlich sind, da keine nennenswerte Spannung gegenüber Erde anliegt.

Es ist geerdet, um den Stromkreis zu schließen. Wenn es nicht geerdet wäre und der Kunde seine neutrale Stange nicht geerdet oder die Erdungsstange daran gebunden hätte, gäbe es keine Möglichkeit für Erdstrom, zum Transformator zurückzukehren (außer durch die Erde eines Nachbarn, was nicht der Fall ist). Ideal). Der Kunde hätte dann eine schwimmende Erdung, vorausgesetzt, es gibt keine Nachbarerdungen, und wenn er einen Neutralleiter berührte, würde er den Stromkreis zwischen der schwimmenden Erde und dem Neutralleiter schließen und einen Stromschlag verursachen. Normalerweise schwebt der Boden, weil er vom Erdungsstift selbst getrennt ist, wo angenommen wird, dass es immer einen anderen in der Erde zurück zum Neutralleiter gibt, sodass Sie beim Berühren des Bodens einen Schock bekommen.