Warum verwenden wir keinen Neutralleiter zum Erden von Geräten und Erdleiter zum Schließen des Stromkreises?

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Abbildung 1 und 2. zeigen die Gefahr der Erdung über den Neutralleiter.

Im ersten Beispiel hat der verrückte „Lektiker“ das Lampengehäuse „geerdet“, indem er es mit dem Neutralleiter verbunden hat. Alles scheint in Ordnung zu sein, obwohl die Kundin ein leichtes Kribbeln bemerkt, wenn sie die eingeschaltete Lampe berührt. Dies liegt daran, dass es einen leichten Spannungsabfall gibt, der durch den Strom durch die Rückleitung verursacht wird. Kunde lebt dieses Mal.

In der zweiten Situation fiel einer der Drähte von Lunatic 'Lectrician ab. Leider war es die Rückleitung und jetzt ist die Metalllampe unter Spannung. (Der Lampenwiderstand ist nicht hoch genug, um den Kunden zu schützen.) Der wahnsinnige Lektiker könnte diesen Kunden verlieren.

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Abbildung 3. Gefahr einer Phasenumkehr, wenn der „Nullleiter“ mit dem Lampenrahmen verbunden ist.

Jetzt verwenden nicht alle Länder polarisierte Stecker und leider ist Lunatic 'Lectrician in einem dieser Länder tätig. Es besteht eine 50/50-Chance, dass der Stecker in die "sichere" Richtung geht. Die Wahrscheinlichkeit, dass es so läuft, liegt bei 50 %.

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Abbildung 4. Korrekt verdrahtete Lampe.

Überlegen Sie, was in einem korrekt verdrahteten System passiert. Wenn das stromführende Kabel von der Glühbirne abfällt und das Metallgehäuse berührt, fließt ein großer Strom zur Erde. Wenn die Sicherung richtig bemessen ist, brennt sie schnell durch und trennt die stromführende Stromversorgung. Wenn der Neutralleiter mit dem Gehäuse kurzschließt, wird der Fehler möglicherweise nicht erkannt und der Strom kann sich zwischen dem Neutralleiter und dem Erdleiter aufteilen. Ein RCD/ELCB schützt vor dieser Art von Fehlern, aber das ist eine andere Frage .

Update nach Fragen-Update.

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Abbildung 5. Bruch im Erdungskabel.

Nein. Es ist niemals sicher, das Erdungskabel als Neutralleiter zu verwenden. Betrachten Sie Abbildung 5: Das Erdungskabel ist gebrochen und alles andere, was damit verbunden ist, wird zum Leben erweckt, sobald S1 eingeschaltet wird. Es ist einfach zu gefährlich. Es wird bei der nächsten Person, die das System modifiziert, potenziell fatale Verwirrung stiften. Halten Sie sich an bewährte Verfahren und örtliche Vorschriften und genießen Sie eine lange Lebensdauer.

Während Neutralleiter und Erdleiter in der Regel auf gleichem Potential liegen und somit rein elektrisch gut vertauscht werden können, unterscheidet sich die Art der Verbindung sehr, sehr stark.

Ein elektrisches Haussystem sollte immer zwei Schutzeinrichtungen haben:

• der RCD, auch Fehlerstromschutzschalter genannt
• ein Leistungsschalter

Der RCD ist mit Phase und Null verbunden und misst die Stromdifferenz zwischen den beiden Drähten: Wenn die Differenz zu groß wird, löst er aus und trennt die nachgeschaltete Verkabelung. Der Zweck dieses Geräts besteht darin, zu verhindern, dass Strom aus dem Stromnetz nicht durch den Neutralleiter zurückkehrt: Dies kann passieren, wenn ein solcher Strom durch eine Last fließt, z. B. einen Menschen, der nicht mit dem Neutralleiter, sondern mit einem anderen ähnlichen Potenzial verbunden ist. wie Erde.

Der Leistungsschalter enthält normalerweise zwei Auslösemechanismen: magnetisch und thermisch. Der magnetische Mechanismus greift ein, wenn der im Unterbrecher fließende Strom zu hoch wird, auch nur für kurze Zeit, während der thermische Mechanismus eingreift, wenn ein etwas hoher Strom für längere Zeit fließt. Der Zweck dieses Geräts besteht darin, zu verhindern, dass Ihre Kabel Feuer fangen, und gleichzeitig hohe, aber nicht zu starke Stromspitzen zuzulassen, die nur einen kurzen Moment andauern.

Wenn Sie bei einer Last nur Live und Masse tauschen, würde der RCD einfach auslösen und nichts Interessantes sollte passieren, vergessen Sie es einfach. Wenn kein RCD vorhanden ist und Sie eine kleine / lange / schlechte Verkabelung haben, können Sie möglicherweise die Erde um mehrere Volt anheben, und das ist eine schlechte Sache.

Vladamir hat die wichtige Antwort: Wir behandeln die beiden Leiter unterschiedlich, obwohl sie nominell die gleiche Spannung haben. Er nennt das Beispiel eines RCD, und die GFCIs, die Sie in modernen US-Bauten sehen, funktionieren sehr ähnlich. Es wird erwartet, dass der Stromfluss des Hitzdrahts und des Neutralleiters gleich groß ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der RCD/GFCI davon aus, dass der Strom auf einem anderen Weg (Erdungskabel, Rohrleitungen usw.) zurückfließen muss, damit er auslöst.

Es gibt einen zweiten Grund, den er nicht erwähnt hat, nämlich dass sie nur nominell die gleiche Spannung haben. Kupferdrähte sind nicht perfekt. Sie haben einen gewissen Widerstand. Das bedeutet, dass der durch den Neutralleiter fließende Strom diesen auf eine Spannung über Masse "heben" kann. Normalerweise ist dies klein genug, dass wir es nicht bemerken, aber Stereogeräte fallen groß aufZeit. Audiogeräte müssen oft kleine Spannungen (dh weniger als 1 V) gegen einen gemeinsamen Knoten messen und dann dieses Signal verstärken, um es an die Lautsprecher zu senden. Diese Messung wird (aus vielen Gründen) häufig außerhalb der Referenzspannung "Masse" durchgeführt. Wenn Sie anfangen, Rauschen auf den „Boden“ zu legen, beginnt es sich ziemlich schnell im Klang zu zeigen. Aus diesem Grund haben viele Stereoverstärker entweder einen 3-poligen Anschluss oder einen dedizierten Masseanschluss, den Sie mit einer Masse verbinden können, wenn das elektrische Rauschen in der Nähe einen großen Einfluss auf Ihre Klangqualität hat.

Beantwortung der Frage in der Bearbeitung:

Wenn die Birne so angeschlossen ist:

Wenn die Kundin die eingeschaltete Lampe berührt, wird sie meiner Meinung nach ein leichtes Kribbeln bemerken, da der Rückweg die Erde ist.

Wenn der Neutralleiter abgefallen ist, steht das Metallgehäuse nicht unter Spannung. Wenn das Erdungskabel abfällt, schaltet sich die Lampe einfach aus, aber es besteht keine Gefahr. Ist es richtig, Geräte auf diese Weise zu verkabeln?

Elektronen kümmern sich nicht um die Farbe von Drähten oder die willkürlichen Etiketten, die wir ihnen anheften. Wenn unser Versorgungskabel drei mit schwarz-weißem und grünem Kunststoff isolierte Leiter hätte (ich gehe hier von nordamerikanischen Farbcodes aus) und wir alle berührbaren Metallteile mit dem weißen Draht und alle Rückwege mit dem grünen Draht verbinden würden, bestünde kein unmittelbares Risiko des Schocks. Auch wenn ein "Einzelfehler" entstanden ist.

Es gibt jedoch ein paar Gründe, warum dies eine schlechte Idee ist.

1. Bei vielen praktischen Kabeln ist der Massedraht nicht nur ein weiterer kunststoffummantelter Leiter, der sich nur farblich von den anderen Drähten unterscheidet. Es kann nur durch den Außenmantel von Personen isoliert werden, die das Kabel berühren, während die anderen Leiter sowohl durch ihre eigene Isolierung als auch durch den Außenmantel isoliert sind. Manchmal ist es möglicherweise überhaupt nicht von Personen isoliert, die das Kabel berühren.
2. Konventionen sind aus gutem Grund Konventionen. Selbst wenn Ihr System mit seltsamen Kabelfarben so wie es ist sicher ist, braucht es nur jemanden, der vorbeikommt und Änderungen daran vornimmt, wobei er davon ausgeht, dass es dem Standard entspricht, um es unsicher zu machen.

Früher war dies die übliche Praxis in der Hausverkabelung - 3-polige Steckdosen, bei denen N und PE überbrückt waren und 2 Drähte in der Wand verwendet wurden. Geringeres Risiko, dass ein Draht in der Wand bricht und das oben beschriebene Worst-Case-Szenario verursacht; Dennoch führten beschädigte oder schlecht ausgeführte/modifizierte Verkabelungen zu genügend Unfällen, um an den meisten Orten einen Ausstieg aus solchen Praktiken zu bewirken.