Was ist los mit parallelen Leitern?

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In Bezug auf Wechselstromsysteme (wie für Haushalte und dergleichen) wird eine Kreisbahn als Parallelleiter bezeichnet. Es ist illegal (gemäß NEC-Abschnitt 310), außer unter bestimmten Umständen. Mir ist aber aufgefallen, dass bei Gleichstromkreisen auch Rundleiter ... tabu sind (mangels eines besseren Wortes). Siehe das Bild unten - nur zum Beispiel (es gibt wahrscheinlich bessere Beispiele, wenn also ein anderes Beispiel besser zur Veranschaulichung des Problems oder zur Beantwortung geeignet ist, zeigen Sie es und sagen Sie es).

Meine Frage (n) ist (sind), was ist mit einem Rund- / Parallelleiter los?

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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sehen Sie hier ein Bild eines illegalen Stromkreises (gemäß NEC):

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Als Reaktion auf einige der folgenden Kommentare habe ich zufällig die oben erwähnte LED-Schaltung gesehen. Ich habe derzeit eine ähnliche Platine (ein schlechtes Beispiel, siehe Abbildung unten, da die Entschuldigung für das Nichtanschließen der Ringe darin bestehen könnte, dass ein Leiter im Weg ist). deshalb fragte ich mich, warum es nicht verbunden war.

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Ben Welborn
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Auf der linken Seite haben Sie eine Erdschleife. Was schlecht ist. Und nun, diese sind nicht streng parallel, da die innere kürzer ist.
Eugene Sh.
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In Großbritannien ist es Standard, Sockets in einer "Ring-Haupt" -Konfiguration zu haben: en.wikipedia.org/wiki/Ring_circuit
pjc50
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@ pjc50: Ja, es gibt immer einen Verrückten, der Dinge aus fragwürdigen Gründen anders macht als alle anderen ... genau wie die Leute, die Entfernungen in Körperteilen messen.
PlasmaHH
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@BenWelborn Da rauschempfindliche Signale (wie Audio) normalerweise Masse als Referenz verwenden.
Dmitry Grigoryev
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@harper Ich bin / war wirklich auf der Suche nach Erklärung / Theorie - nicht nach Codes und nach DIY. Und ich habe ein paar ähnliche Fragen gibt fragen (re eine subpanel Erdung und einen Timer Schalt) ... aber Sie kennen die DIY - Forum ... sie wissen nicht wirklich, oder egal , ob es illegal ist, und schon gar nicht , warum es oder ist kein problem. Und ich bin froh zu sagen, dass ich heute einiges daraus gelernt habe.
Ben Welborn

Antworten:

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Beide Konfigurationen leiten Strom an die Lasten.

Wenn Sie herausfinden möchten, was „illegal“ ist und warum, müssen Sie verstehen, welche Fehlerbedingungen die Behörden zu verhindern versuchen. Wenn Sie Glück haben, finden Sie möglicherweise einen Kommentar in den relevanten Normen.

In Großbritannien wird eine solche Anordnung eines kreisförmigen Leiters als "Ring Main" bezeichnet und wurde ab Ende der 1940er Jahre wegen des Kupfermangels und der hohen Wohnungsbauraten nach dem Zweiten Weltkrieg aktiv für eine Neuverkabelung in den Haushalten gefördert. Wenn Sie zwei Wege zurück zum Verteilerkasten haben, können leichtere Leiter den gleichen Bereich bedienen, der von Stichleitungen bedient werden könnte.

Die Regeln sind , dass ein 2,5 mm 2 Leiter eine Fläche von bis zu 1000 sq ft dient, und hat beide Ende mit der Verteilertafel zurück, 30A durch eine Sicherung geschützt. Jede Buchse an der Wand, die Teil des Rings ist, verfügt über eine 2,5 mm 2 große Ein- und Aus-Schleife , die an den Buchsenklemmen angeschlossen wird. Beachten Sie, dass bei einer Stichleitung von 2,5 mm 2 eine 22-A-Sicherung verwendet wird.

Das Problem tritt auf, wenn jemand eine Steckdose ersetzt, ohne beide Leiter in die Klemmen zu stecken, oder ein Leiter bricht. Die Schleife ist jetzt unterbrochen, und wir haben jetzt zwei 2,5-mm- 2- Stichleitungen , die zum Schutz eine 22-A-Sicherung benötigen, aber eine 30-A-Sicherung haben, ohne dass es offensichtlich fehlschlägt, jemanden zu alarmieren .

Durch Parallelschalten der Drähte kann ein solcher nicht erkennbarer potentieller Überlastungsfehler auftreten. Einige Aufsichtsbehörden verbieten die Praxis, andere erlauben sie.

Neil_UK
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Aus meinem zweiten Bild (Wechselstrom) - Ich war der Meinung, dass es zu einem Phasenungleichgewicht oder einfach zu einem Widerstandsunterschied kommen könnte, der zu einer Überhitzung des längeren Leiters (oder eines Leiters mit höherem Widerstand) führt. Klingt das vernünftig oder nur albern (da die Drähte schwer genug sind, um die gesamte Ladung für eine Glühbirne zu tragen)?
Ben Welborn
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Das Problem tritt auf, wenn ... ein Leiter irgendwie abbricht UND im Wesentlichen die gesamte Last auf einer Seite des Abbruchs liegt. Die meisten Pausen sind noch ausreichend geschützt - wenn auch nicht alle. Es gibt schlechtere Möglichkeiten, Kupfer einzusparen, wohl auch Aluminiumkabel (die AFAIK war in Großbritannien nie legal)
Brian Drummond
@BrianDrummond Ja, Aluminium ist in den USA legal ... und es besteht Brandgefahr.
Ben Welborn
@BrianDrummond also denkst du, dass die Verkabelung in meinem zweiten Bild in Ordnung sein sollte, da die Drähte den gesamten Strom für die Glühbirne verarbeiten können? Was wäre, wenn ein Draht 50 'lang wäre? sicherlich würde es einen Spannungsunterschied zwischen den beiden Drähten geben.
Ben Welborn
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In Nordamerika müsste der Stromkreis für den dünnsten Leiter des Stromkreises abgesichert werden, also 2,5 mm => 22 A, kein Argument, keine Aufregung.
Harper - Reinstate Monica
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Diese Illustration ist übrigens schrecklich. Es zeigt einen inhärenten Gleichstromkreis mit Gleichstromlasten mit konstantem Stromverbrauch, z. B. LEDs. Und das ist ein besonderer Anwendungsfall, bei dem Ringleitungen völlig in Ordnung sind . Mit Wechselstrom jedoch ...

Dies liegt hauptsächlich daran, dass komplexe Schaltungspfade Schaltungen unerreichbar machen . Der Neutrale muss direkt neben seinem Partner heiß sein, hauptsächlich damit du das verdammte Ding finden kannst . Und wenn Sie einen Leiter entfernen, kann das nachgeschaltete Gerät nicht von einem anderen Ort mit Strom versorgt werden, da dies ein Sicherheitsrisiko darstellt.

Im Zusammenhang damit kann der Fehlerstromschutzschalter nicht funktionieren, wenn entweder heiß oder neutral die Möglichkeit hat, den Fehlerstromschutzschalter zu umgehen.

Ein weiterer wichtiger Faktor sind Wirbelströme . Überall dort, wo sich Hots und ihre neutralen Partner ausbreiten, wird ein Magnetfeld zwischen ihnen aufgebaut, das alles Metallische in sich induktiv erwärmt . Unsere niedrigere Spannung macht es mehr zu einem Faktor, da wir mit der Hälfte der Spannung den doppelten Strom haben und dies durch Strom verursacht wird. Zum Beispiel müssen wir Service-Panels "einkerben", bei denen ein Stromkreis auf zwei verschiedenen Leitungen eintritt, um als Laminierung zu fungieren (da die Transformatorkerne laminiert sind).

Generell gleichen sich redundante Pfade aus. Induktive Erwärmung ist nicht kostenlos, sie erhöht die Impedanz dieser Route, sodass Strom die Route bevorzugt, auf der sie nicht erstellt wird.

Wir haben keine britischen Loop-Schaltkreise, die zum Hauptpanel zurückkehren, da zwangsläufig ein Hammelkopf jedes Bein des Loops in einen anderen Breaker stanzen würde . Dies ist insbesondere aufgrund unseres 120/240 Split-Phase-Systems ein Problem. Neutral ist in der Mitte und wenn diese beiden Schalter auf entgegengesetzten Polen sind, hoffen Sie, dass der Stromkreisschutz funktioniert! Selbst wenn sie sich an derselben Stange befinden, erlauben die Schalter 40 A in Steckdosen, die nur für 20 A aufgelistet sind. Die Kabel sind möglicherweise in der Lage, damit umzugehen, die Steckdosen jedoch nicht - sie haben keine einzelnen Sicherungen oder Ein- / Ausschalter wie in Großbritannien.

Harper - Setzen Sie Monica wieder ein
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In den USA wird normalerweise ein 120 V / 240 V-Split-Phasensystem verwendet. In Haushalten in Großbritannien werden in der Regel einphasige 230-V-Single-Ends verwendet. Handelsübliche Gebäude in Großbritannien verwenden normalerweise eine dreiphasige Spannung von 230 V / 400 V.
Peter Green
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Außerdem kann dieses Magnetfeld Störungen (wackelige CRT-Ablenkung, Brummgeräusche, möglicherweise andere Effekte) in dem ihm ausgesetzten Zahnrad verursachen.
ThreePhaseEel
Entschuldigung für die schlechte Illustration ... wie ich in der Frage gesagt habe, gibt es wahrscheinlich bessere Beispiele. Wenn also ein anderes Beispiel besser zur Veranschaulichung des Problems oder zur Beantwortung geeignet ist, zeigen und erzählen Sie es bitte. Ich habe ein Bild hinzugefügt, um (vielleicht) zu helfen.
Ben Welborn
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Warum haben Sie hier einen konstanten Gleichstromkreis angenommen? LEDs steuern die Helligkeit in der Regel über eine PWM mit Frequenzen von bis zu 50 bis 100 kHz, um den hörbaren Bereich zu umgehen. Und LEDs selbst sind nichtlinear, sodass sie auch dann Oberschwingungen erzeugen, wenn Sie sie mit einem weichen Signal versorgen.
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev Ich schaue auf die exemplarische Schaltung, wo definitiv keine PWM los ist. Es ist so statisch wie es nur sein kann. Ich glaube nicht, dass es in einer solchen Schaltung Oberschwingungen geben würde. Das heißt, ich verstehe Ihren Standpunkt: PWM führt eine bedeutende Wechselstromkomponente ein, daher muss es ein Konstruktionsfaktor sein.
Harper - Reinstate Monica
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Lassen Sie mich Ihnen einen der möglichen Wege zeigen, den ein Strom einschlagen kann, wenn die obere Diode eingeschaltet ist: Bildbeschreibung hier eingeben Hier stehen rote Linien für den Strompfad, und hässliches Rosa bedeckt den Bereich, der die EMI ausstrahlt.

Wenn die Widerstände der Drähte, die die Schleife bilden, unsymmetrisch sind (dies ist häufig der Fall, insbesondere bei hohen Frequenzen), kann das Schleifenschema große Schleifenantennen bilden, die um Größenordnungen mehr Interferenzen abstrahlen als Leiter, die Strompfade garantieren nah zusammen.

Dmitry Grigoryev
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Das klingt nach einem ziemlich legitimen Grund. Könnte dies auch ein Problem für 120 Vac-Systeme sein? Denken Sie, dass EMI der Hauptgrund dafür ist, dass Schleifen vermieden werden?
Ben Welborn
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Sie könnten die Tatsache in Betracht ziehen, dass praktisch keine Häuser in Großbritannien (mit Ausnahme einiger Häuser, die vor der Unabhängigkeitserklärung der USA gebaut wurden) mit Holzrahmen gebaut wurden. Es ist ziemlich schwer für überlastete elektrische Leitungen, Ziegel und Beton in Brand zu setzen. Der zweite "illegale" Stromkreis im OP hat das offensichtliche Problem, dass, wenn niemand weiß, dass die parallele Leitung existiert , jemand eine der Leitungen abklemmt und eine große Überraschung erfährt. In Großbritannien gehen Sie davon aus, dass für alle Hausverkabelungen Ringleitungen verwendet werden.
Alephzero
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@alephzero Ich habe gelesen und etwas über die Verkabelung in Großbritannien gelernt ... Ich glaube nicht, dass sie die Schaltung auf dem zweiten Bild zulassen würden.
Ben Welborn
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Es gibt nur einen kleinen Trottel mit Ihrer Antwort. Es zeigt eine Ringschaltung, die in jeder Hinsicht Gleichstrom liefert und nicht EMI-erzeugende Lasten antreibt. DC hat dieses Problem nicht.
Harper - Reinstate Monica
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@BenWelborn Die Schleife ist eine Induktivität. Induktivitäten widerstehen Stromänderungen. Keine Veränderung, kein Widerstand, keine Hitze. Es gibt dort ein statisches Magnetfeld, aber dasselbe gilt für einen Kühlschrankmagneten. Die werden nicht heiß.
Harper - Reinstate Monica
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Wenn man behauptet, etwas sei "illegal", muss man angeben, über welche Gerichtsbarkeit diskutiert wird. Es ist sehr wahrscheinlich, dass diese Praxis in Nordamerika "illegal" ist, wo nur "Zweigleitungen" verwendet werden (und erwartet wird, dass sie gefunden werden).

An anderen Orten (insbesondere in Großbritannien) sind "Ringkreise" jedoch weit verbreitet und werden erwartet.

Der Grund, warum "parallele Leiter" oder "Ringkreise" dem National Electrical Code zuwiderlaufen, besteht darin, dass für alle Personen, die an dem Stromkreis arbeiten, die Gefahr eines Stromschlags besteht. Sie konnten eine Verbindung im Stromkreis trennen, weil sie dachten, dass alles "stromabwärts" sicher sei. Aber wenn es irgendwo anders eine Parallelschaltung gibt, gibt es keine Möglichkeit festzustellen, ob die Schaltung wirklich getrennt und sicher gemacht wurde. Es gibt keinen EINZELNEN "Downstream" -Pfad für Strom.

Das gleiche Prinzip gilt, ob Sie über AC oder DC sprechen.

Richard Crowley
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Eigentlich würde ich zögern zu sagen, dass die Verkabelung in Abbildung 2 des OP in jeder Gerichtsbarkeit legal wäre (ohne Bestimmungen). Parallele Leiter sind in den USA zulässig, vorausgesetzt, die Drähte sind gleich lang, haben die gleiche Abschirmung, den gleichen Durchmesser (Mindestdurchmesser - 1/0) und sind mit den gleichen Klemmen verbunden. Obwohl Ringsysteme in Großbritannien legal sind, sind sie nicht umsonst. Ich bin nicht mit BS 7671 (den Brittish Regs) vertraut, aber ich würde bezweifeln, dass die in Abbildung 2 gezeigte Verkabelung dort in Ordnung wäre (aber beweisen Sie bitte etwas anderes, wenn möglich).
Ben Welborn
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Ich vermute, dass es eine Sicherheitsmaßnahme ist. In Großbritannien, wo Ringleitungen in Wohngebieten üblich sind, haben die Elektriker und andere Leute, die möglicherweise hinter ihren Steckdosen stöbern müssen, wahrscheinlich Verständnis dafür.

In Nordamerika wäre es bizarr, ein so verdrahtetes Haus zu finden, und damit auch unerwartet. Leute, die mit Heimkabeln arbeiten, denken möglicherweise, dass sie die Stromversorgung unterbrochen haben, indem sie eine Seite des Stromkreises abgetrennt haben, während sie vergessen oder nicht gewusst haben, dass es einen anderen Pfad gibt, und dann einen Stromschlag erleiden. Hier wird die unerwartete zweite Verbindung zu einem Sicherheitsrisiko.

Für Gleichstromkreise, die keine sich ändernden Ströme oder Spannungen aufweisen, sind sie anfälliger für elektromagnetische Störungen, da sie eine erhebliche Antenne oder Induktionsschleife bilden können, aber bei konstanten Strömen und Spannungen wahrscheinlich nicht viel abstrahlen statisches Magnetfeld. Das Ausmaß der induktiven Kopplung oder EMI hängt von der Fläche ab, die die Schleife einschließt.

Keith Procter
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Parallelschaltungen bieten einen geringeren Pfadwiderstand und Redundanz.

Bei hochstromgeschützten Schaltkreisen sollte dies nur aus Gründen der Redundanz und nicht zur Aufteilung des Stroms verwendet werden, da ein Fehler auf einem Pfad unerkannt bleiben und die Nennstromstärke überschreiten kann.

Bei ungeschützten Niederspannungsschaltkreisen ist eine Schleife in Ordnung, es sei denn, die Impedanzsteuerung ist ein Faktor, dann wird eine lokale Entkopplung zu einer Masseebene verwendet, um eine Erdverschiebung und eine Leistungsspureninduktivität zu verhindern.

In Abb. 1 kann eine offene Schleife am Ende gedimmt sein, wenn an den Leitern ein erheblicher Spannungsabfall auftritt, andernfalls kein Unterschied.

In Abb. 2 gelten die örtlichen Sicherheitsvorschriften

Abbildung 1 hängt stark vom Gesamtstrom und vom Kabelwiderstand ab. Wenn zum Beispiel der Gesamtstrom in einem Gebäude 5 A betrug, mit Vs ~ = 12 V und allen LED-Arrays parallel, wirkt sich die Wahl der Kabelstärke stark auf die Spannungstoleranz im Bereich der Schleife aus. Daher ist die Lösung mit dem kürzesten Weg möglicherweise die beste (geschlossene Schleife). Die Schleife sollte auch gegen Verpolung geschützt sein.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Was definieren Sie als Niederspannung? unter 24V? unter 600V?
Ben Welborn
UL / IEC / CSA definieren es als <= 50 V
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
An der NFPA gibt es noch andere Denkanstöße. Etwas um 30V, wenn ich mich recht entsinne.
Harper - Reinstate Monica
Wo genau würden Sie den Rückstromschutz zwischen der Stromquelle und den Schleifen oder in Reihe innerhalb jeder Schleife platzieren? Und was wären die Schutzvorrichtungen? Dioden?
Ben Welborn
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Bezüglich der Schaltung in Ihrer zweiten Abbildung besteht keine Brand- oder Überlastungsgefahr, wenn jede Leitung im Diagramm groß genug ist, um den von der Last geforderten vollen Strom sicher zu führen.

Betrachten Sie diese Schaltung (1):

Schaltung 1

Wo Draht 1 ausreicht, um die Lampe ohne Überhitzung zu zünden.

Betrachten Sie diese Schaltung (2) separat:

Schaltung 2

Wo Draht 2 auch ausreicht, um die Lampe problemlos zu zünden.

Fügen Sie nun, beginnend mit Kreis 2, den Draht aus Kreis 1 hinzu:

Kreise 1 und 2 gleichzeitig

Was passiert mit dem Strom in Leitung 2?

Der Strom in Leitung 2 kann nicht ansteigen, da weder zwischen LINE und A noch zwischen B und LOAD ein zusätzlicher Pfad hinzugefügt wird. Tatsächlich nimmt der Strom ab, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass er um die Hälfte abnimmt, es sei denn, der Widerstand der beiden Drähte stimmt versehentlich überein.

Fügen Sie nun, beginnend mit Stromkreis 1, den Draht aus Stromkreis 2 hinzu. Was passiert mit dem Strom in Draht 1? Es wird abnehmen, obwohl es - wieder - nicht wahrscheinlich ist, dass es um die Hälfte abnehmen wird.

Der gesamte Strom, der von der Last benötigt wird, teilt sich in Abhängigkeit von ihrem Vergleichswiderstand auf die Drähte 1 und 2 auf, aber keiner der Drähte muss mehr als den gesamten Strom führen. Da jeder Draht sicher den gesamten Strom führen kann, besteht keine Überlastungsgefahr.

Beginnen Sie als weiteres Gedankenexperiment mit beiden verbundenen Drähten und erhöhen Sie allmählich den Widerstand von Draht 2. Was passiert mit dem Strom in Draht 1? Sie nähert sich allmählich dem Volllaststrom, übersteigt ihn jedoch nie. Erhöhen Sie den Widerstand von Draht 2 gegen unendlich, indem Sie ihn abschneiden oder entfernen, und der Strom in Draht 1 erreicht genau den Volllaststrom.

Solange die Bedingung erfüllt ist, dass entweder Draht 1 oder Draht 2 die Last sicher versorgen können, gibt es keine Kombination aus asymmetrischem Widerstand, die zu einer Stromüberlastung in einem Teil des Stromkreises führt. Aus diesem Grund besteht bei der Schaltung in Abbildung 2 keine Überhitzungsgefahr.

AI Breveleri
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