Warum ist der Neutralleiter am Transformator mit Masse verbunden?

Ich verstehe die Verwendung von Erdungskabeln an Haushaltsgeräten, aber warum ist das Neutralleiterkabel am Transformator mit Masse verbunden? Warum geht der Neutralleiter nicht zurück zu den Kraftwerken?

Ich habe dieses Bild online gefunden.

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

Die Erdung / Erdung von Geräten hilft auf zwei Arten:

• Es verhindert, dass das Gerätegehäuse oder das Gehäuse ein hohes Erdpotential erhält. Ohne diesen Schutz würde ein unter Spannung stehendes Gerät (z. B. aufgrund eines internen Fehlers) eine Lebensgefahr darstellen, wenn eine Person das Gerät berührt und über einen ausreichenden Erdweg verfügt, damit einige zehn Milliampere fließen können.
• Es liefert eine niederohmige Rückleitung zum Transformator und wenn genügend Strom fließt, wird die Sicherung durchgebrannt oder der Leistungsschalter ausgelöst.

... warum ist der Neutralleiter am Transformator mit Masse verbunden?

Durch Anschließen an Masse am Transformator (oder am eingehenden Anschlusspunkt, abhängig von den örtlichen Vorschriften) wird der Rückleiter mit Masse verbunden und "neutralisiert". Da das Risiko einer erheblichen Spannung gering ist, sind die neutralen Leitungen normalerweise nicht abgesichert.

Warum geht der Neutralleiter nicht zurück zu den Kraftwerken?

Das von Ihnen bereitgestellte Diagramm weist darauf hin.

• Es besteht keine Verbindung zwischen der dreiphasigen Hochspannungsprimär- und der Niederspannungssekundärseite.
• Die Versorgung speist einen Drehstromtransformator ohne Neutralleiter auf der Primärseite.
• Das Hochspannungsnetz kann ohne direkte Erdreferenz "schwebend" sein. Dies bedeutet, dass das Verteilungssystem einen einzelnen Erdschluss in einer seiner Phasen aufrechterhalten kann, ohne eine ungeplante Stromunterbrechung zu verursachen. Dies wäre nicht möglich, wenn das Verteilungssystem ebenfalls 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 haben die Möglichkeit, den Neutralleiter vor Ort oder zurück im Kraftwerk zu erden. Das kurze lokale Kabel kann einen Widerstand von beispielsweise 0,05 Ω gegen Erde haben, während das viel längere Kabel zurück zur Unterstation beispielsweise 10 Ω betragen kann. Erstellen Sie nun einen Erdschluss, indem Sie das Metallgehäuse eines Geräts mit einem stromführenden Draht berühren. Nehmen wir an, 10 A fließen zur Erde. Auf welche Spannung steigt der Fall an?

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

Die lokale Erdungsverbindung ist sicherer.

... und der neutralisierende Teil des 2. Highlights.

"Neutralisieren" bedeutet, etwas unwirksam zu machen. Ein stromführendes Kabel zu neutralisieren bedeutet, seine Spannung oder Potentialdifferenz in Bezug auf 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, ein Potential nahe Null hat, da er neutralisiert wurde.

Um das Potenzial des Gerätegehäuses bei Fehlern zu minimieren, müssen wir den niederohmigen Rückweg wählen.

Richtig.

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

Nein, der Transformator trennt. Es besteht keine Verbindung zwischen Primär- und Sekundärteil, sodass kein Strom vom Haus zurück zum Kraftwerk fließt. Für das Haus ist der örtliche Transformator das "Kraftwerk".

Ok, ich verstehe jetzt das Neutralisieren. Die Erdung eines Geräts neutralisiert also auch. Ist es nicht?

Nein, das ist nicht ganz der richtige Weg, darüber nachzudenken. Normalerweise ist am Gehäuse oder Gehäuse des Geräts kein Potenzial vorhanden. Sie sind keine Dirigenten. Sie haben jedoch Recht, dass dadurch verhindert wird, dass das Gehäuse / Gehäuse eine Hochspannung erreicht.

Es kann also nur ein Leiter neutralisiert werden, der immer auf einem Potential liegt?

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

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

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

In (a) schwimmt die Batterie. Es besteht keine Erdungsverbindung, es sei denn, es liegt ein Fehler vor und eines der Kabel berührt etwas Geerdetes. Dann wird der andere Draht unter Spannung.

In (b) wurde das Minuspol der Batterie mit Masse verbunden. Es ist geerdet oder neutralisiert und der andere Draht hat 9 V in Bezug auf Erde.

Einer der Vorteile der Neutralisation besteht darin, dass in der Neutralleitung keine Sicherungen erforderlich sind, da keine signifikante Spannung in Bezug auf die Erde anliegt.