Ground

I elektroteknik, jorden eller jord refererer til referencepunkt i et elektrisk kredsløb, hvorfra spændinger måles, en fælles returvej for elektrisk strøm, eller en direkte fysisk forbindelse til Jorden.

Elektriske kredsløb kan være forbundet til jord af flere grunde. I lysnettet drevne udstyr, metaldele er forbundet til jord for at forhindre brugeren i kontakt med farlig spænding hvis elektrisk isolering svigter. Tilslutninger til jord begrænse opbygningen af ​​statisk elektricitet ved håndtering af brændbare produkter eller elektrostatisk følsomme enheder. I nogle telegraf- og kraftoverføring kredsløb, kan jorden selv bruges som en leder af kredsløbet, sparer omkostningerne ved at installere en separat afkast dirigent.

Til måling formål, Jorden fungerer som en konstant potentiel reference, som kan måles andre potentialer. Et elektrisk jorden bør have en passende strømførende evne til at tjene som en passende nul-spænding reference niveau. I elektroniske kredsløb teori, en "jord" normalt idealiseret som en uendelig kilde eller synke til opladning, som kan absorbere en ubegrænset mængde af strøm uden at ændre sit potentiale. Når en rigtig jordforbindelse har en betydelig modstand, tilnærmelse af nul potentiale er ikke længere gyldig. Stray spændinger eller jord potentielle stigning virkninger vil forekomme, hvilket kan skabe støj i signaler eller om stor nok vil producere elektrisk stød.

Brugen af ​​udtrykket jorden er så almindeligt i elektriske og elektroniske applikationer, kredsløb i bærbare elektroniske enheder såsom mobiltelefoner og medieafspillere samt kredsløb i køretøjer kan omtales som havende en "jord" tilslutning uden nogen egentlig forbindelse til Jorden, på trods af "almindelig" at være en mere passende betegnelse for en sådan forbindelse. Dette er normalt en stor leder fastgjort til den ene side af strømforsyningen, der tjener som fælles returvej for strøm fra mange forskellige komponenter i kredsløbet.

Historie

Lange afstande elektromagnetiske telegraf systemer fra 1820 og fremefter brugt to eller flere ledninger til at bære signalet og returnere strømninger. Den blev derefter opdaget, sandsynligvis af den tyske forsker Carl August Steinheil i 1836-1837, at jorden kunne anvendes som returvej til at slutte kredsløbet, hvilket gør returledningen unødvendig. Men der var problemer med dette system, eksemplificeret ved den transkontinentale telegraflinje bygget i 1861 af Western Union Company mellem Saint Joseph, Missouri, og Sacramento, Californien. Under tørt vejr, jordforbindelsen ofte udviklet en høj modstand, der kræver vand, der skal hældes på jorden stang til at sætte telegrafen til arbejde eller telefoner til at ringe.

Senere, da telefoni begyndte at erstatte telegrafi, blev det konstateret, at strømmene i jorden induceret af elsystemer, elektriske jernbaner, andre kredsløb telefon- og telegraf, og naturlige kilder, herunder lynnedslag forårsagede uacceptable forstyrrelser af de lydsignaler, og de to-leder eller "metallisk kredsløb" system blev genindført omkring 1883.

Radiokommunikation

En elektrisk forbindelse til jord kan anvendes som reference potentiale for radiofrekvenssignaler for visse typer af antenner. Den del i direkte kontakt med jorden - de "jordelektroden" - kan være så simpelt som en metalstang eller stav drevet ned i jorden, eller en forbindelse til begravet metal vandrør. Fordi højfrekvenssignaler kan flyde til jord på grund af kapacitive effekter, kapacitans til jord er en vigtig faktor i effektivitet signal grunde. På grund af dette, kan et komplekst system af begravede stænger og ledninger være effektive. En ideel signal jorden opretholder en fast potential uanset hvor meget elektrisk strøm strømmer ind jorden eller ud af jorden. Lav impedans ved signalfrekvensen af ​​elektroden-til-jordforbindelse bestemmer dens kvalitet, og at kvaliteten forbedres ved at øge overfladearealet af elektroden i kontakt med jorden, hvilket øger den dybde, som den drives ved hjælp af flere forbundet jorden stænger, hvilket øger indholdet af jordfugtighed, forbedre ledende mineralindhold i jorden og forøgelse af arealet er dækket af jorden system.

Nogle typer af transmission antennesystemer i VLF, LF, MF og lavere SW rækkevidde skal have en god grund til at fungere effektivt. For eksempel, en lodret Monopole antenne kræver en jordplan, der ofte består af et sammenhængende netværk af ledninger løber radialt væk fra bunden af ​​antennen til en afstand omtrent lig med højden af ​​antennen. Nogle gange kan en Modvægt bruges som en stelplade, støttet over jorden.

Bygning ledninger installationer

Elektrisk strøm distributionssystemer er ofte forbundet til jord til at begrænse den spænding, der kan vises på distributions- kredsløb. Et distributionssystem isoleret fra jorden, kan opnå et højt potentiale på grund af transiente spændinger forårsaget af gnistdannelse, statisk elektricitet eller utilsigtet kontakt med højere potentielle kredsløb. En jordforbindelsen af ​​systemet forsvinder sådanne potentialer og begrænser stigningen i spænding jordet system.

I en lysnettet ledningsføring installation udtrykket jorden dirigent henviser typisk til tre forskellige ledere eller ledere, som anført nedenfor.

Udstyr jordledere giver en elektrisk forbindelse mellem ikke-strømførende metaldele af udstyr og jorden. Ifølge det amerikanske National Electrical Code, grunden til at gøre dette er at begrænse den spænding pålagt af lynnedslag, linje overspænding, og kontakt med højere spænding linjer. Udstyret jordleder er normalt også anvendes som udstyr bonding leder.

Udstyr bonding ledere giver en lav impedans sti mellem ikke-strømførende metaldele af udstyr og en af ​​lederne i det pågældende elektriske system kilde, således at hvis en del bliver energi til en eller anden grund, såsom en flosset eller beskadiget leder, en kort kredsløb vil forekomme og drive en afbryder eller fusionere for at afbryde kritiseres kredsløb. Bemærk, at jorden selv har nogen rolle i denne fejl-clearingen siden løbende skal vende tilbage til sin kilde, ikke jorden som undertiden troet. Ved at binde alle udsatte ikke-strømførende metalgenstande sammen, skal de forblive nær samme potentiale dermed reducere risikoen for et chok. Dette er især vigtigt i badeværelser, hvor man kan være i kontakt med flere forskellige metalliske systemer såsom forsynings- og afløbsrør og apparat rammer. Udstyret bonding leder er normalt også anvendes som udstyr jordleder.

En jordforbindelse elektrodeleder forbinder det ene ben af ​​et elektrisk system til en eller flere jordelektroder. Dette kaldes "systemets jordforbindelse", og de fleste systemer er forpligtet til at være jordet. Den amerikanske NEC og Storbritanniens BS 7671 liste systemer, der er nødvendige for at blive jordet. Jordingselektroden leder er forbundet til benet af det elektriske system, som er "neutral wire". Jordforbindelseselektroden leder er også normalt bundet til rør og stålkonstruktioner i større strukturer. Ifølge NEC, med henblik på jording et elektrisk system er at begrænse spændingen til jorden indført ved lyn begivenheder og kontakt med højere spænding linjer, og også at stabilisere spændingen på jorden under normal drift. I fortiden blev vandforsyningsrør ofte brugt som jordelektroder, men dette blev forbudt, hvor plastrør er populære. Denne type jord gælder for radio antenner og lynbeskyttelsessystemer.

Permanent installeret elektrisk udstyr som regel også har permanent tilsluttet jordforbindelsesledere. Bærbare elektriske apparater med metal tilfælde kan have dem tilsluttet til jord ved en stift i sammenkobling stik. Størrelsen af ​​magt jorden ledere er normalt reguleret af lokale eller nationale ledningsføring regler.

Jordingsanlæg

I el-forsyningssystemer, et jordingsanlæg definerer det elektriske potentiale af lederne i forhold til, at af Jordens ledende overflade. Valget af jordingsanlæg har betydning for sikkerhed og elektromagnetisk kompatibilitet af strømforsyningen. Bemærk, at regler for jordingsanlæg varierer betydeligt mellem de forskellige lande.

En funktionel jordforbindelse tjener et andet formål end at yde beskyttelse mod elektrisk stød formål. I modsætning til en beskyttende jordforbindelse, kan en funktionel jordforbindelse bære en strøm under normal drift af en indretning. Funktionelle stelforbindelser kan kræves af enheder, såsom overspændingsbeskyttelse og elektromagnetisk-kompatibilitet filtre, nogle typer af antenner og forskellige måleinstrumenter. Generelt beskyttelseslederen bruges også som en funktionel jord, selvom dette kræver pleje i nogle situationer.

Impedans grundstødning

Distribution kraftsystemer kan være solidt funderet, med én kreds leder direkte forbundet til en jord jordforbindelse elektrode system. Alternativt kan en vis mængde af elektrisk impedans forbindes mellem distributionssystemet og jorden, at begrænse den strøm, kan flyde på jorden. Impedansen kan være en modstand eller en spole. I en høj-impedans jordet system er fejlstrømmen begrænset til nogle få ampere; en lav-impedans jordet net vil tillade flere hundrede ampere at flyde på en fejl. Et stort solidt-jordet distributionssystem kan have tusindvis af ampere af jorden fejlstrøm.

I et flerfaset AC-system, kan en kunstig neutral jordforbindelse anvendes. Selv om der ikke faseleder er direkte forbundet til jord, et specielt konstrueret transformer blokke netfrekvensen strøm fra flyder på jorden, men tillader enhver lækage eller transient strøm til at løbe til jord.

Lav modstand grundstødning systemer bruger en neutral grundstødning modstand til at begrænse fejlstrømmen til 25 A eller derover. Lav modstand grundstødning systemer vil have en tid, der indikerer, hvor længe modstanden kan bære fejlstrømmen før overophedning. En jordfejlsbeskyttelsen relæ skal trippe afbryderen for at beskytte kredsløbet før overophedning af modstanden opstår.

Høj resistens grundstødning systemer bruger en NGR at begrænse fejlstrømmen til 25 A eller mindre. De har en kontinuerlig rating, og er designet til at fungere med en enkelt jordfejl. Det betyder, at systemet ikke vil straks rejse på første jordfejl. Hvis en anden jordfejl opstår, skal en jordfejl beskyttelse relæ tur afbryderen for at beskytte kredsløbet. På en HRG-system, er en sensing modstand bruges til løbende at overvåge systemets kontinuitet. Hvis der registreres et åbent kredsløb, vil moniteringsenheden fornemmer spænding gennem sensing modstand og trippe afbryderen. Uden en sensing modstand, kunne systemet fortsætte driften uden beskyttelse jorden og transiente overspændinger kan forekomme.

Jordede systemer

Hvor faren for elektrisk stød er høj, kan særlige ujordede power systemer bruges til at minimere mulige lækstrøm til jord. Eksempler på sådanne anlæg omfatter patientpleje områder i hospitaler, hvor medicinsk udstyr er direkte forbundet til en patient, og må ikke tillade nogen magt-line strøm at passere ind i patientens krop. Medicinske systemer omfatter overvågningsudstyr til at advare om en stigning af lækstrøm. På våd byggepladser eller i skibsværfter, kan isolation transformer måde, således at en fejl i et elektrisk værktøj eller sit kabel ikke udsætter brugerne til at stød.

Kredsløb, der anvendes til foder følsomme audio / video produktionsudstyr eller måleinstrumenter kan fodres fra en isoleret jordforbindelse teknisk elsystem til at begrænse indsprøjtning af støj fra elsystemet.

Power transmission

I single-wire jord afkast AC elektriske distributionssystemer, er omkostninger spares ved hjælp af blot en enkelt høj spænding dirigent for elnettet, mens routing AC retur strøm gennem jorden. Dette system bruges oftest i landdistrikterne, hvor store jord strømme vil ikke på anden måde forårsage farer.

Nogle højspænding direkte nuværende magt transmissionssystemer bruge jorden som anden leder. Dette er især almindelig i ordninger med søkabler, da havvand er en god leder. Begravet jordingselektroder bruges til at gøre forbindelsen til jorden. Stedet for disse elektroder skal vælges omhyggeligt for at undgå elektrokemisk korrosion på underjordiske strukturer.

En særlig bekymring i design af elektriske understationer er jord potentielle stigning. Når meget store fejlstrømme injiceres i jorden, kan området omkring injektionsstedet stige til et stort potentiale med hensyn til fjerntliggende punkter. Dette skyldes den begrænsede finite ledningsevne jordlag i jorden. Gradienten af ​​spændingen kan være så høje, at to punkter på jorden kan være markant forskellige potentialer, skabe en fare for nogen står på jorden i området. Rør, skinner, eller kommunikations ledninger ind i en transformerstation kan se forskellige jorden potentialer i og uden for understation, skaber en farlig berøringsspænding.

Elektronik

Signal grunde tjener som Returkanaler for signaler og magt inden for udstyr, og signalet sammenkoblinger mellem udstyr. Mange elektroniske designs har et enkelt afkast, der fungerer som en reference for alle signaler. Strøm- og signalkabler grunde ofte bliver forbundet, som regel gennem metalhuset af udstyret.

Kredsløbsjord versus jorden

Spænding er en differential mængde. For at måle spændingen i et enkelt punkt, skal der vælges et referencepunkt til at måle imod. Denne fælles referencepunkt kaldes "jord" og anses for at have nul spænding. Dette signal jorden kan ikke tilsluttes en strøm jorden. Et system, hvor systemet jorden ikke er tilsluttet en anden kreds eller til jord er ofte omtalt som et flydende jorden.

Adskillelse lavt signal jorden fra en støjende jord

I tv-stationer, lydstudier, og andre anlæg, hvor lydkvaliteten er kritisk, et specielt signal jorden kendt som en "teknisk jord" er ofte installeret, for at forebygge jordsløjfer. Det er dybest set det samme som en AC-jorden, men ingen generel apparat jordledninger er tilladt nogen forbindelse til det, da de kan bære elektrisk interferens. For eksempel lydudstyr er sluttet til tekniske jorden i et pladestudie. I de fleste tilfælde er det studiets metal udstyr stativer alle sammenføjet med tunge kobberkabler og lignende forbindelser er lavet til den tekniske jorden. Stor omhu er taget, at ingen generel chassis jordede apparater er placeret på stativer, som en enkelt AC jordforbindelse til det tekniske jorden vil ødelægge dens effektivitet. Til særligt krævende applikationer, kan de vigtigste tekniske jorden består af en tung kobberrør, eventuelt monteret ved at bore gennem flere betongulve, således at alle tekniske grunde kan være forbundet med den kortest mulige vej til en grundstødning stang i kælderen.

Lynbeskyttelsessystemer

Lynbeskyttelsessystemer er designet til at afbøde følgerne af lynnedslag gennem tilslutning til omfattende grundstødning systemer, som giver en stor overflade jordforbindelse. Det store område er forpligtet til at sprede den høje strøm et lynnedslag uden at beskadige systemet ledere af overskydende varme. Da lynnedslag er impulser af energi med meget høje frekvens komponenter, grundstødning systemer til belysning beskyttelse tendens til at bruge korte lige kørsler af ledere til at reducere selvinduktans og hud effekt.

Limning

Strengt taget er udtrykkene grundstødning eller jordforbindelse henvise til en elektrisk forbindelse til jord / jord. Bonding er den praksis med vilje elektrisk forbinde metalgenstande ikke er beregnet til at bære elektricitet. Dette bringer alle de bundne elementer til samme elektriske potentiale som beskyttelse mod elektrisk stød. De bundne elementer kan så forbindes til jorden for at bringe dem til jordpotentialet.

Ground måtten

I en elektrisk understation en grund måtten er en maske af ledende materiale installeret på steder, hvor en person ville stå til at betjene en omskifter eller et andet apparat; det er bundet til den lokale støtte metalstruktur og til håndtaget for koblingsudstyret, så operatøren ikke vil blive udsat for en høj spænding forskellen skyldes en fejl i understation.

I nærheden af ​​elektrostatisk følsomme enheder, er en grund måtte eller grundstødning måtten bruges til at jorde statisk elektricitet fra mennesker og flytte udstyr. Der er to typer, der anvendes i statisk kontrol: Statisk Dissipative Mats og Ledende Mats.

En statisk dissipative mat, der hviler på en ledende overflade er typisk fremstillet af 3 lag med statisk dissipative lag vinyl omgiver et ledende substrat, som er elektrisk fastgjort til jorden. For kommercielle anvendelser, er statisk dissipative gummimåtter traditionelt anvendes, der er lavet af 2 lag med en hård lodde resistent top statisk dissipative lag, der gør dem vare længere end vinyl måtter, og en ledende gummi bund. Ledende måtter er lavet af carbon og kun anvendes på gulve med henblik på at trække statisk elektricitet til jord så hurtigt som muligt. Normalt ledende måtter er lavet med dæmpning for stående og omtales som "anti-træthed" måtter.

For en statisk dissipative måtte troværdigt jordet, skal være knyttet til en sti til jorden. Normalt er både mat og håndledsremmen forbundet til jord ved hjælp af et fælles punkt jorden system.

I computer skal jordes værksteder og elektronik fremstillingsvirksomhed arbejdstagere, før arbejdet på enheder er følsomme over for spændinger, der kan genereres af mennesker. Derfor statisk dissipative måtter kan være, og bruges også på produktionen montage gulve som "gulv runner" langs samlebåndet til at trække statisk genereret af folk gå op og ned.

Isolation

Isolering er en mekanisme, der besejrer jordforbindelse. Det er ofte bruges med energibesparende forbrugerudstyr, og når elektronik ingeniører, hobbyfolk eller reparatører arbejder på kredsløb, der normalt ville blive drevet ved hjælp af magt linje spænding. Isolering kan opnås ved blot at placere et "1: 1 wire ratio" transformer med et lige antal omgange mellem enheden og den regelmæssige strøm tjeneste, men gælder for alle typer af transformeren under anvendelse af to eller flere spoler elektrisk isoleret fra hinanden.

For en isoleret enhed, er at røre en enkelt drevet leder ikke forårsage et alvorligt chok, fordi der ikke er sti tilbage til den anden leder gennem jorden. Imidlertid kan stadig forekomme stød og elektrisk stød, hvis begge poler af transformeren bliver kontaktet af nøgne hud. Det blev tidligere foreslået, at repairmen "arbejde med den ene hånd bag ryggen" for at undgå at røre to dele af indretningen under test på samme tid, og derved forhindre et kredsløb i at krydse gennem brystet og afbryde hjerterytmer / forårsager hjertestop.

Generelt hver vekselstrøm transformer fungerer som en skilletransformer, og hvert trin op eller ned har potentiale til at danne en isoleret kredsløb. Denne isolation, ville imidlertid forhindre mislykkede enheder i at blæse sikringer når kortsluttet til deres jordforbindelse. Isoleringen, der kunne være skabt af hver transformer besejret af altid at have det ene ben af ​​transformere jordede, på begge sider af input og output transformer spoler. Elledninger også typisk malet en bestemt ledning ved hver pol, for at sikre nuværende udligning fra pol til pol, hvis en kort til jord forekommer.

Tidligere har jordforbundne apparater er udformet med intern isolation i en grad, der tillod den simple afbrydelse af jorden ved snyder stik uden tilsyneladende problem. Moderne apparater omfatter dog ofte magt indrejse moduler, som er designet med bevidst kapacitiv kobling mellem AC elledninger og chassis, at undertrykke elektromagnetisk interferens. Dette resulterer i en betydelig lækstrøm fra elkabler til jord. Hvis jorden er afbrudt af en cheater stik eller ved et uheld, kan den resulterende lækstrøm forårsage mild chok, selv uden nogen fejl i udstyret. Selv små lækstrømme er en væsentlig bekymring i medicinske indstillinger, som utilsigtet frakobling af jorden kan indføre disse strømme til følsomme dele af det menneskelige legeme. Som et resultat, er medicinske strømforsyninger designet til at have lav kapacitans.

Klasse II apparater og strømforsyninger giver ikke nogen jordforbindelse og er designet til at isolere output fra input. Sikkerhed er sikret ved dobbelt isolation, således at to svigt i isolation er nødvendig for at forårsage et chok.

  0   0
Forrige artikel David Zwirner
Næste artikel Ellen Spiro

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha