Mengapa netral utama terikat ke bumi?

48

Ayah saya adalah seorang Electrician dan saya sendiri adalah seorang Insinyur Desain Elektronik, dan sampai hari ini ia masih belum dapat memberi saya alasan yang bagus untuk ini.

Perhatikan dua gambar / situasi berikut - keduanya sama, tetapi dengan netral tidak terikat ke bumi di kedua. Permintaan maaf untuk diagram yang buruk, tetapi bayangkan mereka menempelkan garpu di sumbat / pisau di pemanggang roti / dll. untuk menyentuh aktif.

masukkan deskripsi gambar di sini

Pada gambar pertama, orang tersebut terkena sengatan listrik. Kasing klasik. Ini karena ada perbedaan 240VAC antara tangan seseorang, dan bumi di kaki mereka. Hal utama yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa perbedaan 240VAC yang menyebabkan kejutan.

Pada gambar kedua, orang tersebut menyentuh kawat aktif lagi - namun, karena bumi tidak terikat ke netral, tidak ada perbedaan 240VAC dijamin. Tidak ada Seperti menghubungkan hanya 1 ujung baterai ke cahaya, situasi ini tidak memiliki sirkuit tertutup. Dengan demikian, satu-satunya cara untuk menerima kejutan adalah jika seseorang tetap aktif dan netral pada saat yang sama - yang harus Anda coba bunuh diri jika Anda melakukannya (maksud saya adalah, kebanyakan kejutan listrik disebabkan oleh aktif -> potensial bumi, tidak aktif -> netral - dan , mengikat netral ke bumi tidak melakukan apa pun untuk mencegah aktif -> kejutan potensial netral).

Ya, bumi mungkin mengambang dan bisa menjadi "apa saja" potensi dengan referensi ke aktif, dan itu baik untuk mengikatnya ke netral di pembangkit listrik, outlet transformator, dan di luar rumah kami dengan pancang bumi sehingga "kita tahu" apa potensi yang ada. di. Tapi Anda bisa membuat argumen bahwa hal itu bisa naik ke beberapa potensi berbahaya tentang setiap power supply terisolasi. Jadi saya tidak berpikir itu argumen yang kuat dan satu-satunya alasan. Selain itu, trafo / catu daya terisolasi kadang-kadang digunakan untuk tujuan melindungi dari guncangan - jadi mengapa kita tidak mengisolasi seluruh bumi dari jaringan listrik kita? Ha ha.

Jelas, sasis pembumian tidak lagi diperlukan jika netral tidak terikat ke bumi - karena menyentuh selubung logam tidak akan berbahaya jika karena alasan tertentu perangkat menjadi hidup (yaitu sama dengan situasi 2).

TL; DR: apakah satu - satunya alasan kami mengikat bumi ke netral sehingga kami tahu tanah di bawah kami adalah 0V sehubungan dengan aktif? Atau ada alasan lain?

DSWG
sumber
13
ok, skenario kedua ... Anda memasukkan garpu ke terminal aktif yang mengatakan "haha, saya tidak kaget", dan seperti yang Karma inginkan, tetangga Anda memasukkan garpu ke terminal netral dengan mengatakan "haha, i ' m ..... "
jsotola
1
Jika ayah Anda mabuk - maka ia harus memiliki salinan reg IEE - itu tercakup di sana.
Solar Mike
11
Akan menyenangkan jika ac Anda kemudian mengambang di 380kV
PlasmaHH
4
Di grid, kemungkinan berbagai celana pendek akan berkembang di antara jalur distribusi dan bumi. Jika sistem mengambang, seseorang yang terhubung ke ground dapat hidup dengan satu atau kedua saluran listrik. Pendek kedua bisa mematikan. Dengan kerangka listrik dan peralatan yang terhubung ke bumi, hubungan pendek akan menyebabkan gangguan tanah dan lebih aman bagi pengguna.
Optionparty
2
Saya tidak tahu apakah ada yang menyebutkan kilat. Tetapi kilat adalah salah satu alasan mengapa kita perlu membumi.
mkeith

Jawaban:

50

Ada empat alasan untuk membumikan netral.

1. Grounding neutral menyediakan referensi umum untuk semua hal yang terhubung ke sistem daya. Itu membuat koneksi antar perangkat aman (r).

2. Tanpa tanah, listrik statis akan menumpuk sampai titik di mana busur akan terjadi pada switchgear yang menyebabkan hilangnya daya yang ditransmisikan, panas berlebih, kebakaran, dll.

3. Dengan sistem mengambang, dimungkinkan untuk memiliki hubungan pendek antara sistem in-house dan tetangga melalui jalur tanah seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Menyalakan lampu di rumah Anda dapat menyebabkan lampu menyala di rumah tetangga Anda juga. Karakteristik ini sangat tidak terduga.

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

4. Akhirnya, dengan memberikan jalur pengembalian ground ke netral, pendek ke sasis yang dibumikan dari suatu alat menyebabkan hasil yang dapat diprediksi dalam hal respons sekering atau pemutus. Ini memberikan banyak perlindungan preemptive kepada pengguna.

Singkatnya

Dalam model sederhana tampaknya tidak mengikat tanah kembali ke netral akan lebih aman. Namun, pada kenyataannya, dalam sistem tenaga terdistribusi tidak ada jaminan ini karena Anda tidak memiliki cara untuk mengetahui apakah ada jalan lain kembali ke transformator melalui rute yang berbeda. Artinya, dalam poin 3 di atas, Anda mungkin berada dalam bahaya tersengat listrik sama seperti jika netral Anda dibumikan.

Pada akhirnya manfaat lain dari mengikat kembali ke netral lebih besar daripada manfaat isolasi yang mungkin, tetapi tidak dapat diandalkan.


CATATAN: Dari poin 4 ada perubahan paradigma dalam cara Anda harus berpikir tentang koneksi ground-netral. Jangan berpikir netral terhubung ke ground, tetapi sebaliknya berpikir ground terhubung ke netral untuk memungkinkan arus dari arus pendek ke ground kembali ke transformator.

Trevor_G
sumber
2
Saya pikir aturan itu (yang hanya berlaku untuk instalasi lama) adalah yang lebih kecil dari dua jenis kejahatan. Orang akan menggunakan peralatan kelas 1 mereka dengan satu cara atau yang lain dan lebih baik bahwa ketika mereka melakukannya mereka memiliki perlindungan GFCI untuk setidaknya membatasi durasi sengatan listrik.
Peter Green
1
Hanya saja, kotoran tidak sebagus konduktor seperti yang dipikirkan semua orang. Itu sebabnya mereka berusaha keras untuk menambang tembaga. Itu dapat mengalir cukup saat ini untuk menggigit Anda, tetapi tidak untuk mengembalikan jumlah produktif saat ini. Mereka optimis berharap untuk 25 ohm, perlawanan yang sama dengan tiga mil dari kawat sirkuit cabang 12AWG umum.
Harper
1
Grounding neutral provides a common reference for all things plugged into the power system. That makes connections between devices safe- Dapatkah Anda menguraikan mengapa hal itu membuat koneksi antar perangkat aman?
anhnha
1
Selain hal di atas, saya tidak yakin berapa banyak manfaat yang akan Anda dapatkan dari pemutus arus residual tanpa pentanahan. Juga dalam kasus individu di mana sirkuit mengambang diinginkan untuk perangkat tunggal dapat dicapai dengan transformator.
kasperd
1
@ Fat itu benar.
Trevor_G
15

Apa yang Anda bicarakan adalah sistem yang terisolasi . Saya memiliki risalah yang panjang di sini . Dalam sistem yang terisolasi, "kesalahan ground pertama adalah gratis" (dan menjadi ikatan ground-netral). Ini adalah ide yang Anda promosikan.

Masalahnya adalah yang kedua. Kecuali jika Anda memiliki staf pemeliharaan yang aktif melakukan pengujian isolasi dan mengejar serta menghilangkan kesalahan tanah pertama , itu akan gagal secara diam-diam, tidak terdeteksi, dan menunggu . Jadi, Anda kembali ke keadaan yang sama , hanya sekarang, Anda tidak tahu apakah panas atau netral akan mematikan bagi Anda hari ini.

Ada juga kesalahan bahwa Anda telah menemukan satu kasus penggunaan di mana ide Anda lebih baik, tetapi Anda gagal untuk mempertimbangkan semua kasus penggunaan lainnya. NFPA melakukan, dan menganggap semuanya seimbang, dan mengembangkan praktik terbaik yang akan menyelamatkan sebagian besar nyawa dan rumah. Itulah pekerjaan mereka, menjadi Asosiasi Pencegahan Kebakaran Nasional.

Juga sistem yang terisolasi tidak berfungsi kecuali jika Anda memiliki trafo Anda sendiri, karena seluruh sistem harus dalam pemeliharaan umum sehingga Anda dapat memastikannya tetap terisolasi. Saya memiliki kemewahan memiliki transformator sendiri. Saya telah menjalankannya sebagai "sistem terisolasi" secara tidak sengaja (ikatan netral-tanah yang rusak). "Kesalahan pertama" memang gagal secara diam-diam dan membuat saya tidak sadar. Saya menemukan ini setelah menghilangkan energi sirkuit dan menarik kabel dari stopkontak. Saya mem-flash panas ke bumi hanya untuk memastikan sirkuit mati, dan ini menyalakan kembali sirkuit! Apa??? Ternyata pada sirkuit yang tidak terkait, panas telah rusak ke tanah. Tanah 120V dari netral di mana - mana dalam sistembahkan di sirkuit yang dimatikan! Itu sangat buruk, dan hanya jenis omong kosong yang terjadi pada sistem terisolasi yang tidak dikelola dengan kompeten. Gagal diam adalah BURUK.

Saya akan mengatakan ini: itu adalah tes validasi yang baik untuk pekerjaan sebelumnya, yang merupakan rewiring lengkap dari situs yang memiliki puluhan cacat serius.

Pemain harpa
sumber
1
Re: kalimat terakhir Anda, beberapa orang menyebutnya kabel 'pemilik rumah' (orang yang tidak terlatih mencoba melakukan pekerjaan sendiri). Saya menemukan beberapa juga. Sekarang Anda tahu kata baru!
1
Saya pikir ini adalah argumen yang bagus dalam kasus permintaan solar saya di atas. Tetapi ada kegagalan logis tertentu: Setelah kesalahan 1: N, sistem ini sama berbahayanya dengan sistem N yang di-ground adalah setelah 0 kesalahan. Tentu saja saya tinggal di negara 3 kawat, dan kotak logam akan di-ground terlepas dari apakah N. (Jadi 2 kesalahan tidak mengakibatkan bahaya - kesalahan 3 kawat tanah diperlukan)
Henry Crun
@ Harper Dalam risalah Anda, Anda menyebutkan "Omong-omong, banyak panel memiliki" outlet listrik "beberapa inci dari panel." Apakah ini dikendalikan oleh sakelar utama? Atau bisakah Anda tetap menggunakannya saat sakelar utama mati? (Saya lebih suka idenya, dan harus memeriksa kabel untuk melihat apakah itu sah di sini)
Henry Crun
@Henry tidak persis berbahaya. Dengan menyebabkan kesalahan pertama dengan cara rekayasa, Anda dapat meminimalkan bahaya seumur hidup minimum, tidak seperti kegagalan acak jelek saya. Minmaxing itu dilakukan oleh NFPA, itu adalah pekerjaan mereka . Outlet listrik ada pada pemutus sirkuit cabang biasa dengan sendirinya. Tanpa memintas peralatan keamanan, itu sah tanpa pertanyaan.
Harper
1
@ HenryCrun yang menganggap semua kesalahan seperti itu memiliki probabilitas yang sama. Yang jahat (LC) jauh lebih kecil kemungkinannya, karena UL bersikeras bahwa peralatan harus dibuat sedemikian rupa. Tanpa daftar UL itu tidak dapat digunakan dalam kabel tetap dan tidak akan dijual di penjual terkemuka (Amazon Marketplace bukan penjual terkemuka).
Harper
14

Pada jaringan IT , di mana kedua saluran pada soket hidup, GFCI tidak akan bekerja pada satu kesalahan .
Yang memiliki manfaat dalam beberapa sistem kontinuitas tinggi (misalnya: ruang operasi), kesalahan tunggal tidak mematikan semuanya.
Tetapi Anda harus secara aktif memonitor untuk satu kesalahan menggunakan pemantauan isolasi .

Sebaliknya, kami ground netral sehingga bahkan pada satu kesalahan mekanisme perlindungan bekerja. Kami menyebutnya jaringan TT .

Ini tidak ada hubungannya dengan keamanan sentuhan. SELV (keselamatan voltase ekstra rendah 42V) untuk area basah dan keamanan sentuhan.

Jeroen3
sumber
3
Terima kasih telah menjelaskan secara jelas jaringan yang berbeda. Penting untuk menyadari bahwa ini tidak selalu terjadi, dan ada situasi di mana kita ingin semuanya menjadi "mengambang" sehingga kita dapat benar-benar mentolerir kesalahan tertentu tanpa menyebabkan downtime.
Joren Vaes
Anda mungkin ingin memperbarui tautan TI ke Wikipedia bahasa Inggris.
MSalters
@MSalters Tidak ada halaman seperti itu. Tetapi versi Jerman memiliki ilustrasi.
Jeroen3
2
Nah, halaman yang mencantumkan beberapa sistem memiliki versi bahasa Inggris: Sistem pembumian . Dan ya, menyebutkan sistem pentanahan adalah suatu keharusan pada pertanyaan seperti ini.
Mast
Di sini kita menyebutnya sistem yang terisolasi. Jaringan TI digunakan untuk menjelajahi Facebook.
Harper
8

Seperti yang ditunjukkan oleh Neil, gambaran besarnya adalah bahwa Anda adalah bagian dari jaringan listrik besar, dan jika tidak terhubung ke suatu tempat, seluruh benda itu akan melayang tinggi - mungkin hingga $ volt kilat.

Pertanyaan kedua Anda "Bukankah lebih aman hanya mengapungkannya", menjadi pertanyaan yang sangat menarik ketika Anda memiliki sistem tenaga surya lokal yang tidak terhubung. Listrik regs (di sini) mengharuskan Anda untuk tanah N, tapi sungguh, itu hanya membuatnya tidak aman.

Ini adalah topik yang kami (memasang tenaga surya) telah berdebat panjang lebar tanpa kesimpulan yang baik.

Henry Crun
sumber
2
Beberapa jaringan sebenarnya terus mengambang. Dengan melakukannya, Anda dapat mentolerir kesalahan tertentu (seperti salah satu garis yang terhubung ke tanah) tanpa mengalami downtime. Ini disebut jaringan IT, dan dibahas dalam jawaban oleh @ Jeroen3
Joren Vaes
1
Memang, tapi pertanyaannya adalah kelebihannya vs grounded N ketika Anda tidak terhubung ke jaringan
Henry Crun
Panel surya cenderung berada di luar ruangan, sehingga beberapa jenis kesalahan di luar sana (garis jatuh pada bingkai atau sesuatu) dapat membawa kesalahan di dalamnya. Untuk alasan itu, setidaknya frame harus di-ground. Kemudian pertimbangkan jumlah isolasi antara bingkai dan kabel tenaga surya ... Tembak, cukup tanah.
Sama dengan catu daya yang tidak pernah terputus - mereka dapat dengan mudah diubah menjadi sumber AC yang mengambang, kuat, dan mematikan yang tidak akan dilindungi oleh perangkat keselamatan di kabel rumah Anda. Hal pertama yang harus dilakukan adalah membuat orang yang tidak berpengalaman di ruang server sadar.
rackandboneman
@nocomprende Tidak terlalu benar: tidak ada kabel overhead - itu sebabnya surya. Panel harus di-ground untuk petir. Beberapa sistem memiliki voltase DC yang tinggi, dan masalah mendasar muncul di sini - tetapi hv dc lebih menakutkan.
Henry Crun
5

Di lab TV, kami meresepkan penggunaan transformator isolasi untuk memisahkan perangkat kami dari pengujian dengan listrik. Ini membuat TV aman untuk disentuh, dengan SATU tangan. Itu juga membuat TV aman untuk diuji, yaitu untuk menghubungkan ground osiloskop Anda ke sirkuit. Tetapi ketika Anda menghubungkan ruang lingkup yang di-ground ke sirkuit mengambang, itu menjadi terharu lagi, dan pada prinsipnya tidak aman untuk disentuh!

Untuk sampai ke titik, kami memiliki undang-undang yang melarang untuk menghubungkan kabel daya ke transformator isolasi. Gunakan satu transformator per perangkat. Kalau tidak, menjadi terlalu mudah untuk menyentuh dua perangkat dan mencari tahu cara yang sulit bahwa satu "panas" relatif terhadap yang lain. Anda tidak dapat secara galvanis memisahkan seluruh bangunan dan mengharapkan sirkuit tetap mengambang dan aman.

Selain pembumian yang tidak disengaja melalui beberapa perangkat, ada juga kebocoran arus ke pentanahan, melalui kapasitor. Komputer Anda memiliki catu daya yang terpisah secara galvanis, sehingga aman untuk disentuh. Tetapi ada C antara tanah primer dan sekunder untuk hubungan pendek EMI dari SMPS. Jika ground tidak terhubung dan Anda menyentuh case maka arus 50-60 Hz melalui C itu (dan C dari transformator) memberi Anda kesemutan. Hubungkan 10 perangkat tersebut dengan 10 Cs bersama-sama tanpa secara eksplisit menghubungkan salah satu dari mereka dan tingle itu menjadi kejutan. Itu sebabnya Anda harus menggunakan outlet dengan ground untuk perangkat elektronik modern. [sunting: skema tambahan dari utas lain Henry Crun]

skema

StessenJ
sumber
Terima kasih telah menjelaskan kesemutan yang saya dapatkan ketika remaja membelai penerima sistem stereo baru saya yang mengkilap! Ah, masa lalu yang indah.
Ada juga kapasitansi (signifikan) dari primer -> sekunder transformator luka yang tumpang tindih. Transformator kebocoran rendah memiliki bobin luka berdampingan, dengan plastik gelendong tebal di antara belitan. Atau, perisai Farady adalah foil yang dibumikan antara primer dan sekunder. (Jadi C adalah ke tanah)
Henry Crun
3

Alasan utama adalah untuk meniup sekering pelindung, untuk memastikan bahwa arus gangguan cukup untuk tujuan itu. Namun itu juga membantu membatasi kunjungan tegangan dalam distribusi 3 fase.

Live to chassis ground adalah kesalahan umum. Tanpa netral terikat ke bumi, tidak ada arus signifikan yang akan mengalir untuk meniup sekering dan memutuskan hidup.

Pertimbangkan trafo distribusi lokal 3 fase, fase 240v ke N, 415v antara fase. Jika kesalahan langsung ke tanah membumikan fase merah, maka N akan menjadi 240v ke tanah, dan fase biru dan kuning akan menjadi 415v ke tanah, menempatkan lebih banyak tekanan pada isolasi di semua properti lain mengambil pasokan fase tunggal dari transformator yang sama. .

Neil_UK
sumber
3

Satu kata jawaban: Prediktabilitas.

Terkadang, lebih baik bagi jaringan untuk dapat diprediksi daripada "kadang-kadang" atau "biasanya" lebih aman / lebih murah / lebih baik dengan cara lain. Prediktabilitas memungkinkan keselamatan / efisiensi / efektivitas global , karena ia menyederhanakan penggunaan jaringan dan desain hal-hal yang dicolokkan ke dalamnya. Anda memecahkan masalah satu kali, bukan pada setiap implementasi.

dwizum
sumber
Lebih baik iblis yang Anda kenal, daripada iblis yang tidak Anda kenal.
1

Di sini, di Australia kami memiliki apa yang disebut sistem MEN. Multi Earth Neutral, IEC menggambarkan sistem MEN sebagai sistem TN-CS (Terra Neutral Combined Seperate) yang merupakan cara mewah untuk mengatakan; netral dan konduktor bumi secara fungsional dan fisik adalah konduktor yang sama antara titik bintang dari trafo distribusi dan titik pasokan, yang akan berada di properti konsumen.

Pada titik suplai konduktor gabungan terpisah menjadi dua konduktor fisik, netral dan pentanahan. Terminal pembumian utama kemudian dihubungkan ke massa bumi yang lebih besar melalui konduktor pembumian utama dan pasak bumi. Proses ini diulangi di setiap properti dan dengan demikian membentuk bagian dari sistem yang kita sebut sistem PME (Protective Multiple Earth).

Alasan sistem PME lurus ke depan, semakin jauh Anda dapatkan dari transformator semakin besar potensi naik pada konduktor netral sehubungan dengan bumi. Sistem PME memungkinkan kenaikan tegangan untuk disambung ke bumi di setiap properti dan dengan demikian menjaga tegangan netral tetap rendah. Dengan menjaga tegangan netral sedekat mungkin dengan ground, memungkinkan menggunakan voltase referensi yang baik dan sarana untuk mengurangi perbedaan tegangan yang muncul antara bagian konduktif yang terpapar peralatan dan bagian konduktif yang asing melalui ikatan ekuipotensial.

Memiliki konduktor pembumian memungkinkan pemutusan pasokan secara otomatis jika terjadi gangguan hubung singkat ke arde oleh arus gangguan, jalur impedansi rendah yang cukup memadai untuk mengoperasikan perangkat pelindung sirkuit.

Kesalahan saat ini selalu ingin menemukan jalan kembali ke asal (transformator).

Jadi, untuk menjawab pertanyaanmu; pembumian sebenarnya adalah bagian yang sangat kompleks dari setiap sistem distribusi dan membentuk bagian integral dari perangkat perlindungan dengan memungkinkan mereka berfungsi sebagaimana dirancang untuknya. Konduktor pembumian tidak mendapatkan kredit yang cukup untuk apa yang dilakukannya !!!

Byron McNeil
sumber
0

Transformator daya dengan kabel hidup dan netral

Tiang listrik di luar rumah saya ini menunjukkan keuntungan memiliki kabel netral yang di-ground. Kawat hidup terletak dengan sendirinya di lokasi tertinggi dan teraman, sementara kawat netral berada lebih jauh di kutub.

Roger Dahl
sumber
0

Maksud dari alat pembumian adalah bahwa jika (secara realistis ketika) ada bagian pendek yang dapat Anda sentuh, sirkuit dibuat, arus mengalir dengan cepat untuk periode waktu yang sangat singkat, dan kemudian perlindungan arus berlebih pada perjalanan cabang memberi peringatan. seorang penonton bahwa ada masalah. Netral terikat dengan tanah sehingga potensi bahaya singkat dapat dirasakan dan dilindungi. Saya pikir contoh yang lebih baik dari pentingnya adalah pemanggang roti yang korslet hantaran listrik untuk chassis itu. Jika terhubung ke ground, pemutus sirkuit akan muncul setiap kali Anda memasang pemanggang dan Anda memperbaikinya atau mendapatkan yang baru. Jika pemanggang tidak dibumikan, potensial listrik ada di sasis pemanggang menunggu Anda untuk menyelesaikan sirkuit ke bumi (seperti menyentuh pemanggang dengan satu tangan dan tenggelam dengan yang lain). Situasi kedua membuat Anda dalam bahaya yang signifikan. Jika outlet tidak dilindungi dengan GFCI, Anda mungkin melihat beberapa amp mengalir melalui Anda selama beberapa ms sebelum pemecah magnetik tradisional trip. Ini lebih dari cukup untuk melakukan kerusakan serius dan / atau membunuh tergantung pada jalannya. Jika netral tidak terikat ke tanah maka tidak ada kepastian bahwa short akan menyebabkan perlindungan over-saat ini.

Brett K Smith
sumber