Dlaczego prąd wchodzi do ziemi

Dlaczego prąd elektryczny dostaje się do ziemi? Ale tego pytania nie można skierować do wszystkich obwodów elektrycznych, więc zróbmy to trochę bardziej skomplikowanym. W jakich przypadkach i dlaczego prąd przechodzi do ziemi?

Zacznijmy od prostego przykładu. Z pewnością każdy z nas musiał obserwować tak naturalne zjawisko jak błyskawica. Błyskawica — nie ma nic więcej niż krótki prąd pozostawiający chmurę burzową w ziemi. Dlaczego to się dzieje?

Wiadomo ze szkolnego kursu fizyki:

1 — że ładunki o przeciwnych znakach mają tendencję do przyciągania się;

2 — za kierunek prądu w przewodniku przyjmuje się kierunek przeciwny do kierunku ruchu cząstek naładowanych ujemnie — elektronów (dla gazów zjonizowanych lub elektrolitów — przeciwny do kierunku ruchu jonów ujemnych, a dla półprzewodników — przeciwny do kierunku ruchu kierunek ruchu „dziur”).

Tak więc, jeśli chodzi o wyładowania atmosferyczne, możemy powiedzieć, że gdy chmura burzowa jest naładowana dodatnio, a powierzchnia gruntu pod chmurą jest naładowana ujemnie (dzieje się odwrotnie! Zobacz rysunek), w określonych warunkach (temperatura, ciśnienie, wilgotność) , w atmosferze następuje rozpad powietrza, gdy elektrony z ziemi pędzą do dodatnio naładowanej chmury burzowej, co oznacza, że ​​w tym konkretnym przypadku prąd naprawdę „wchodzi w ziemię” po prostu dlatego, że przyciągane są ładunki o przeciwnych znakach.

Naładuj kondensatori niech jego ujemnie naładowana płyta symbolizuje ziemię, a dodatnio naładowaną chmurę burzową. Zamknij zaciski śrubokrętem - pobierz prąd „wchodzący w ziemię” - miniaturowy odpowiednik błyskawicy z chmury - do ziemi. Gdyby ładunek na ziemi był równy ładunkowi na chmurze burzowej (analogia — rozładowany kondensator), to wyładowanie by nie nastąpiło i prąd „nie poszedłby do ziemi”.

Porozmawiajmy teraz w sieciach elektrycznych prądu przemiennegostosowane w większości gałęzi przemysłu, w budynkach, w których pracują ludzie, a także w naszych domach do zasilania domowego.Są to tak zwane „sieci neutralne uziemione”.

Neutralny, w odniesieniu do tych sieci, koniecznie oznacza uziemiony zacisk uzwojenia wtórnego przemysłowy transformator trójfazowy (stoi przy podstacji), z której nasze mieszkania otrzymują takie same 220 woltów na fazę na wylocie.

Przewód podłączony do stałego uziemionego przewodu zerowego nazywa się „PEN”. Przewody fazowe są w rzeczywistości przeciwległymi zaciskami danego uzwojenia trójfazowego, którego „punkt neutralny” jest uziemiony zgodnie z wymogami bezpieczeństwa – jest to przyjęta norma w elektrotechnice.

Co się stanie, jeśli jeden z przewodów fazowych przypadkowo zetknie się z przewodzącym korpusem jakiegoś urządzenia, pod warunkiem, że korpus ten jest podłączony do przewodu PEN?

Obwód fazy obudowa-przewód zostanie zamknięty KHIMILKA (podłączony do ziemi i do przewodu neutralnego transformatora w podstacji), w takim przypadku urządzenie zabezpieczające, z reguły instalowane we wszystkich skrupulatnie zaprojektowanych sieciach elektrycznych, powinno zadziałać. Czy możemy powiedzieć, że w tym przypadku „prąd przeniknął do ziemi”? Tylko warunkowo, jeśli uziemienie nazwiemy miejscem połączenia z masą wyjścia neutralnego transformatora w podstacji.

Ale co, jeśli przewód PEN jest praktycznie nieobecny, a zamiast tego używane jest lokalne uziemienie, z grubsza mówiąc metalowy kołek lub obwód włożony w ziemię? Co wtedy?

W podobnej sytuacji, gdy faza uderza w obudowę, prąd popłynie do tego samego zacisku transformatora uziemionego w podstacji i prąd ten popłynie bezpośrednio przez glebę, dosłownie przez ziemię, torując ścieżkę najmniejszego oporu od lokalnego uziemienia do uziemionych przewodów, podłączonych do tego samego punktu zerowego podstacji.

W tej sytuacji prąd wprawdzie opuści fazę do ziemi, ale ziemia będzie tylko przewodnikiem, ponieważ w praktyce prąd będzie kierowany do przewodu neutralnego transformatora znajdującego się daleko w podstacji i prąd ten będzie płynął przez uziemienie tylko dlatego, że ten przewód neutralny jest uziemiony, to znaczy prąd w tym przypadku będzie zmuszony „wejść w ziemię” w poszukiwaniu ścieżki o najmniejszym oporze.

Zobacz też: Działanie prądu elektrycznego: termiczne, chemiczne, magnetyczne, świetlne i mechaniczne