Wird die Verbindung zwischen dem Erdungs- / Chasis-Anschluss und dem Netztransformator über ein spezielles Kabel oder den Boden hergestellt?

Ich habe ein Tutorial zu Netzteiltransformatoren verfolgt und bin gleich zu Beginn auf die folgende Abbildung gestoßen:

Ich habe die Namen TG und HG für die LV-Transformatormasse und die lokale Masse in der Nähe des Hauses hinzugefügt.

In der Abbildung ist mir nicht klar, ob zwischen HG und TG tatsächlich ein Draht besteht oder der Boden die Verbindung herstellt.

Meine Frage ist: In einem modernen Stromnetz würde es tatsächlich einen Draht zwischen TG und HG geben, oder ist es der Boden selbst, der den Weg bereitstellt?

Es gibt mehr als einen Weg, diese Katze zu häuten, bis heute

Zwar gibt es einen globalen Standard für Netzerdungssysteme, genauer gesagt IEC 60364, es ist jedoch kein einziges Mittel zur Netzerdung festgelegt. Stattdessen werden drei grundlegende Methoden zur Ausführung der Netzerdungsfunktion definiert und eine weitere in drei Unterkategorien unterteilt:

• Terra-Terra (TT)
• Isolation-Terra (IT)
• Terra-Netzwerk (TN):
  • Kombiniert (TN-C)
  • Separat (TN-S)
  • Kombiniert / getrennt (TN-CS)

Darüber hinaus wird in einigen Anwendungen eine Erdungsimpedanz anstelle eines festen Drahtes vom Erdungspunkt zur Erdungselektrode verwendet. Je nach System kann auch eine spezielle Hardware zur Fehlererkennung und -beseitigung erforderlich sein (z. B. Erdschlussmelder oder Fehlerstromschutzschalter).

Wir werden diese Systeme nun der Reihe nach diskutieren, beginnend mit dem TT-System, da dies in Ihrer Abbildung dargestellt ist. Denken Sie daran, dass es keinen One True Way gibt - jedes System hat seine Vor- und Nachteile, und die lokalen Standards variieren.

Terra-Terra (TT) - jeder bekommt seine eigene Erde

Ihre Abbildung oben zeigt das Terra-Terra (TT) -Erdungssystem, bei dem jeder Verbraucher (gespeiste Struktur) im System über eine eigene lokale Erdungselektrode verfügt, ohne dass eine metallische Verbindung zum Erdungssystem des Versorgungsunternehmens besteht. Aufgrund der Tatsache, dass Schmutz im Vergleich zu Kupfer ein mieser Stromleiter ist, erfordert die Verwendung eines TT-Systems die Verwendung eines Fehlerstromschutzes für die Haupttrennung / den Hauptschutz beim Verbraucher (Verbrauchereinheit oder Hauptschaltanlage), was ihn unpraktisch machte Bis vor etwa 50 Jahren, als RCDs allgemein verfügbar wurden.

Es hat jedoch einige Vorteile, wenn es darum geht, leitungsgebundenes Rauschen, das in das Netz eintritt, zu steuern, was es für Telekommunikations- und Großrechneranlagen attraktiv macht. Es kann auch in Umgebungen auftreten, in denen die Integrität der metallischen Erdungspfade nicht garantiert werden kann, z. B. wenn Stromkreise im Freien häufig sind, obwohl einige lokale Standards (wie in Nordamerika) dieses Erdungssystem verbieten, während andere (wie in Japan) , Dänemark und Frankreich) bevorzugen es stark.

Isolated-Terra (IT) - schau ma, keine Erde!

In der Elektrotheorie gibt es eigentlich nichts , was dies erfordertein Stromkreis, der an die Erde selbst angeschlossen werden soll - andernfalls könnten Sie Ihren Laptop nicht an eine Steckdose eines Flugzeugs anschließen, um ihn aufzuladen! Einige feste Netzinstallationen lassen auch die Erdungselektrodenverbindung zum Netzerdungspunkt weg, wie oben dargestellt, und verwenden daher ein sogenanntes IT-Erdungssystem (oder "nicht geerdetes System" im nordamerikanischen Sprachgebrauch). Dies ist in kontinuierlichen industriellen Prozessbereichen üblich, in denen eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, oder um an Orten wie Operationssälen zusätzlichen Schutz vor Stößen zu bieten, da der erste Fehler in einem IT-System in einer idealen Situation nicht dazu führt, dass Strom durch den Fehler fließt. (Mit anderen Worten, wenn Sie ein IT-geerdetes System stupsen, werden Sie zur sprichwörtlichen "Taube auf einer Stromleitung", bis jemand anderes es gleichzeitig stupst.)

Anstelle eines FI-Schutzschalters zum Erkennen und Trennen von Erdfehlern verwendet ein IT-System einen Erdungsdetektor (Isolationsüberwachungsgerät), der den Bedienern einen Alarm auslöst, wenn ein Erdschluss im Netzwerk erkannt wird. Dies ermöglicht eine ordnungsgemäße Prozessabschaltung in einem kontinuierlichen industriellen Prozess oder eine Fehlersuche, während der Prozess "live" ist. Es sind jedoch spezielle Verfahren erforderlich, um sicherzustellen, dass der erste Fehler gefunden und behoben wird, bevor ein zweiter Fehler auftritt, da dieser zweite Fehler dazu führt, dass Fehlerströme durch beide Fehler fließen , wobei der erste Fehler den Platz einer Erdungselektrode einnimmt. Darüber hinaus belasten die höheren transienten Überspannungen von IT-Systemen die Isolierung stärker und erhöhen das Risiko eines Fehlers aufgrund eines Isolationsausfalls.

Einige kleinere Konfigurationen (z. B. in Labors und auf Baustellen) verwenden einen Trenntransformator, um ein lokales IT-geerdetes Netz ohne Isolationsüberwachungsgerät bereitzustellen . Dies dient dem zusätzlichen Schutz vor Stößen, ist jedoch, abgesehen von Labors, die an netzbezogener Elektronik arbeiten, durch empfindliche Fehlerstromschutz- / Erdschlussschutzgeräte weitgehend überflüssig geworden. Die örtlichen Vorschriften nur selten, wenn überhaupt, Mandat speichert für bestimmte sensible Anwendungen (wie zB Stromversorgung OP - Räume) Erdung; Es kann jedoch als Vermächtnis älterer Anlagen (Norwegen) oder unter geschulter Aufsicht in industriellen Umgebungen (Nordamerika) zugelassen werden.

Terra-Network - jetzt bitte alle Erden zusammen

Das letzte und am häufigsten verwendete Erdungssystem ist das Erdungssystem Terra-Network (TN) in seinen verschiedenen Geschmacksrichtungen. In diesen Systemen ist ein metallischer Pfad zwischen der Erdungselektrode und der Erdungselektrode des Verbrauchers vorgesehen, der eine einfache automatische Trennung (über die Überstromschutzvorrichtung des Stromkreises) von Fehlern an geerdeten Metallarbeiten ermöglicht, während die Isolationsspannungen niedrig gehalten werden. Die Art dieses metallischen Pfades variiert jedoch zwischen den Subtypen der TN-Erdung:

• In einem "kombinierten" oder TN-C-System ist die Verbrauchererdungselektrode mit dem Neutralleiter verbunden, und dem Verbraucher ist kein separater Erdungsabschluss vorgesehen, wie oben dargestellt. Die Erdung des Gehäuses ist in einem TN-C-System mit dem Neutralleiter (oder überhaupt nicht) verbunden, und an den Buchsen dieses Systems sind keine separaten Erdungsklemmen vorgesehen. TN-C-Systeme sind jedoch allgemein veraltet, da für einige Fehlerklassen kein wirksamer Reststromschutz in einem TN-C-Netzwerk bereitgestellt werden kann und die Gefahr eines Bruchs der kombinierten Erdung / Neutralleiter besteht. Infolgedessen werden sie nur als Erbe älterer Anlagen angesehen (insbesondere in Nordamerika, wo Anlagen, die vor den 1960er Jahren hergestellt wurden, möglicherweise überhaupt keine wirksame schützende Erdbindung aufweisen).

• Das Gegenteil eines TN-C-Systems ist das "separate" oder TN-S-Erdungssystem, bei dem die Neutralleiter-Verbindung am Ende des Dienstes durchgeführt wird, wobei die separate Schutzerde und die Neutralleiter vollständig vom Netz weggeführt werden an den Verbraucher und die Verbrauchererdungselektrode, die mit der ankommenden Schutzerde verbunden ist, wie oben gezeigt. Dies verursacht in einigen Fällen zusätzliche Kosten für das Versorgungsunternehmen und birgt auch das Risiko, dass die Schutzerde im Versorgungsdienst lautlos ausfällt und den Benutzer ungeschützt vor Stößen lässt, bietet jedoch eine relativ rauscharme Erdungsverbindung über das Stromnetz. Aufgrund der Kosten und Risiken ist die echte TN-S-Erdung jedoch ebenfalls weitgehend veraltet und wird im Allgemeinen nur in älteren Installationen verwendet, obwohl einige Standorte (Indien anscheinend) sie immer noch für neue Arbeiten verwenden.

• Es ist auch möglich, Merkmale der obigen Systeme zu kombinieren, um einen Hybrid aus beiden zu erhalten, der als TN-CS-Erdungssystem bezeichnet wird. In einem solchen Aufbau sind Schutzerde und Neutralleiter an einem Punkt stromabwärts des Versorgungsunternehmens miteinander und mit der Verbrauchererdungselektrode verbunden, wie oben gezeigt (dies ist auch die Antwort von Dave Tweed). In der Regel akzeptiert der Verbraucher an diesem Punkt den Dienst vom Versorgungsunternehmen, unmittelbar neben der Messhardware des Versorgungsunternehmens in einer Hauptverbrauchereinheit (Schalttafel) oder einer Hauptschaltanlage. Nebengebäude, die von diesem Hauptpaneel gespeist werden, verfügen möglicherweise über eigene Erdelektrodensysteme, werden dies jedoch nicht tunüber eine Verbindung zwischen Neutralleiter und Erde verfügen (es sei denn, das Nebengebäude wird wie bei älteren Installationen in Nordamerika mit TN-C anstelle von TN-S gespeist). Aufgrund der geringen Kosten und der relativ guten Sicherheitseigenschaften (sowohl die automatische Abschaltung als auch die Fehlerstromerkennung funktionieren gut, und eine Beschädigung der Versorgungskabel stellt in Verbraucherinstallationen keine Stromschlaggefahr dar) ist dies die häufigste Form der TN-Erdung. und wird an den meisten Orten verwendet (und für neue Arbeiten vorgeschrieben), an denen TN-Systeme eingesetzt werden (z. B. in Nordamerika, Australien, Neuseeland und Israel sowie in Teilen Europas, in denen stattdessen keine TT-Erdung verwendet wird).

Impedanzerdung - ein halber Punkt zwischen "Erde" und "keine Erde"

In einigen Umgebungen ist es aus Sicherheits- oder Zuverlässigkeitsgründen wünschenswert, die Größe der Erdschlussströme zu steuern. Infolgedessen ImpedanzerdungSchemata treten bei einigen Anwendungen auf, bei denen ein Widerstand oder eine Spule zwischen dem Erdungspunkt des Netzes und der Erdungselektrode angeschlossen ist. Diese Praxis begrenzt die Größe sowohl des Fehlerstroms als auch der transienten Überspannung auf vernünftigere Werte für die Anwendungen, in denen sie eingesetzt wird, und ermöglicht auch eine vernünftige Verwendung der Reststromtrennung. Es erfordert jedoch die gleiche Sorgfalt, die ein IT-geerdetes Netzwerk erfordert, und kann auch nicht für allgemeine Versorgungsleistungen verwendet werden, da in einem solchen Netzwerk nicht mehrere Erdungspunkte vorhanden sein können. Dies beschränkt seine Nützlichkeit auf industrielle und institutionelle Anwendungen, bei denen der Kunde seinen eigenen Transformator bereitstellt und einen Netzabschnitt mit Erdungspunkt bereitstellt, der vollständig unter der Kontrolle des Kunden steht

Die Idee, einen Leiter am Transformator zu erden, besteht darin, ihn so zu "neutralisieren", dass seine Spannung relativ zur Erde nahe Null bleibt. Der Vorteil ist, dass jetzt nur die stromführenden Kabel Sicherungen benötigen, um die Schaltkreise sicher zu machen. (Natürlich gibt es Szenarien, in denen eine Sicherung am Neutralleiter den Stromkreis noch sicherer machen könnte.)

Die Idee, eine Erdungsverbindung im Haus bereitzustellen, besteht darin, die Metallgehäuse oder berührbaren Teile von netzbetriebenen Geräten mit der Erde zu verbinden. Falls ein stromführender Leiter das geerdete Gehäuse berührt, fließt ein großer Strom zum neutralen Anschluss des Transformators zurück, jedoch über den Erdungspfad. Dies macht zwei Dinge:

• Es hält die Spannung am Gehäuse niedrig und hoffentlich niedrig genug, um einen tödlichen Schlag zu verhindern.
• Wenn der Fehlerkontakt niedrig genug ist, fließt ein hoher Fehlerstrom und löst die Sicherung oder den Leistungsschalter aus.

Meine Frage ist: In einem modernen Stromnetz würde es tatsächlich einen Draht zwischen TG und HG geben, oder ist es der Boden selbst, der den Weg bereitstellt?

Im Allgemeinen gibt es keinen Erdungsdrahtrücklauf. Es erhöht die Kosten bei geringem Nutzen.

Beide. Hier ist ein besseres Diagramm:

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

Der neutrale Anschluss (der mittlere Abgriff des Transformators) ist an beiden Enden des Kabels geerdet, das zwischen der Stange und dem Eingang des Hausdienstes verläuft. Dies sind die EINZIGEN Orte, an denen Neutral mit der Erde verbunden ist - an jedem anderen Ort werden sie streng voneinander getrennt.

Beachten Sie, dass dies die typische US-Anordnung mit 240 V darstellt, die auf zwei stromführende Drähte, L1 und L2, aufgeteilt ist. Die typische europäische Anordnung würde einfach L2 eliminieren (oder in einem 3-Phasen-Anschluss ein L3 hinzufügen), aber alles andere bleibt gleich.

Hinzugefügt: Die Niederspannungsseite des Poltransformators ist aus Sicherheitsgründen geerdet. Ohne sie könnte der gesamte Sekundärkreis infolge der kapazitiven Kopplung durch den Transformator auf eine relativ hohe Spannung "schweben".

Die LV-Seite ist aus Redundanzgründen an zwei Stellen geerdet. Die Sicherheit wird nicht beeinträchtigt, wenn eine der Erdungsverbindungen aus irgendeinem Grund unterbrochen wird.

Die allgemeine Methode bei der Verkabelung von Wohngebäuden weltweit besteht darin, das System mit einer wichtigen Ausnahme als "isoliertes System" aus heißen (n) und / oder neutralen (s) und / oder neutralen (s) zu verkabeln. Und dann kommt die Sicherheitserdung in einem zusätzlichen Draht. Im Normalbetrieb ist heiß und neutral vollständig von der Sicherheitserde isoliert. Es kommt nur ins Spiel, wenn etwas schief geht.

Wenn etwas schief geht, hat das Erdungskabel mehrere Funktionen.

• Es gibt einen alternativen Pfad zurück zur Quelle, um zu verhindern, dass Sie der alternative Pfad sind.
• Wenn der Fehler ein Kurzschluss zwischen heißer und Erdung ist, kann eine große Strommenge zu niedrig sein, um das Überstromgerät auszulösen - Sicherung oder Leistungsschalter.
• Wenn die Schaltung RCD-geschützt ist, bietet sie einen alternativen Pfad zurück zur Quelle, der den RCD umgeht und eine RCD-Auslösung gewährleistet.

Nur ein Problem. Der Strom fließt in Schleifen und möchte zur Quelle zurückkehren, nicht zur Erde. Boden ist keine Quelle, neutral ist!

Geben Sie die Potentialausgleichsverbindung mit neutralem Boden ein

Dies ist ein weiteres Multifunktionsmerkmal, mit dem das oben genannte funktioniert, obwohl dies nicht der Hauptgrund für die Existenz ist. Es wird sorgfältig an einem bestimmten Ort platziert, dem elektrischen Wartungspunkt im Wesentlichen an der Hauptabschaltung und vor dem FI . Aus einem sehr guten Grund würden Sie niemals zwei Potentialausgleichsanleihen in einem Dienst haben.

Unter den oben genannten Fehlerbedingungen kehren Fehlerströme zur Quelle zurück. Da es vor dem FI-Schutzschalter liegt, wird dieser Strom den FI-Schutzschalter umgehen und somit auslösen.

Der Hauptgrund dafür ist jedoch, das isolierte System "sicher zu machen", indem seinen Leitern eine spezifische Vorspannung gegenüber der Erde verliehen wird . Sie möchten nicht, dass Ihre beiden Leiter 5000 V und 5230 V von der Erde schweben, da dies die Isolierung aller Ihrer Geräte stark beanspruchen würde. Sie möchten nicht, dass Leiter mehr als 230 V von der Erde entfernt sind. Wählen Sie also einen Leiter aus und verbinden Sie ihn mit der Erde.

Und du willst, dass dies die Erde in deiner Nähe ist . Deshalb benötigt jedes Gebäude einen eigenen Erdungs- / Erdungsstab. Die 100 m entfernte Erde kann ein anderes Potenzial haben.

Dieser "geerdete Leiter" ist immer noch ein funktionierender Leiter, es wurde nur garantiert, dass er sich ziemlich nahe am Boden befindet. So bekommt es einen besonderen Namen: "Neutral". Und es ist allgemein als aktuelle Rendite gedacht.

Neutral ist nicht obligatorisch, US-240-V-Geräte verwenden es nicht, ebenso wenig wie die Philippinen oder Steckdosen für Baustellen in Großbritannien. Alle haben eine mittlere Erdung, wobei die Erde auf halber Strecke zwischen den Leitern befestigt und mit keiner der beiden verbunden ist. Dies macht alle Leiter gefährlich, aber nur "halb so gefährlich".

Auf jeden Fall ist die Erdung an der Stange möglicherweise nicht vorhanden, wenn Sie einen Versorgungstransformator an Ihrem Standort haben. Die beiden Erdungen haben jedoch unterschiedliche Gründe, genauer gesagt unterschiedliche Kunden. Die am Pol soll verhindern, dass kapazitive Kopplung oder Leckage im Transformator die Sekundärspannung auf Primärspannung bringen. Es gilt für die Erde am Pol. Ihre Erdungsstange in Ihrem Haus soll Ihre Netzspannung innerhalb von 230 V von Ihren Wasserleitungen oder anderen natürlich geerdeten Dingen halten, um zu vermeiden, dass die Isolierung in diesen Geräten in Frage gestellt wird.