Γιατί μπαίνει ρεύμα στο έδαφος

Γιατί εισέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα στο έδαφος; Αλλά αυτή η ερώτηση δεν μπορεί να απευθυνθεί σε όλα τα ηλεκτρικά κυκλώματα, οπότε ας το κάνουμε λίγο πιο περίπλοκο. Σε ποιες περιπτώσεις και γιατί το ρεύμα πάει στο έδαφος;

Ας ξεκινήσουμε με ένα απλό παράδειγμα. Σίγουρα ο καθένας από εμάς έπρεπε να παρατηρήσει ένα τέτοιο φυσικό φαινόμενο όπως ο κεραυνός. Αστραπή — δεν υπάρχει τίποτα περισσότερο από ένα σύντομο ρεύμα που αφήνει ένα κεραυνό στο έδαφος. Γιατί συμβαίνει αυτό?

Είναι γνωστό από το μάθημα της σχολικής φυσικής:

1 — ότι τα φορτία των αντίθετων ζωδίων τείνουν να ελκύουν το ένα το άλλο.

2 — η κατεύθυνση του ρεύματος στον αγωγό λαμβάνεται ως η κατεύθυνση αντίθετη από την κατεύθυνση κίνησης των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων — ηλεκτρονίων (για ιονισμένα αέρια ή ηλεκτρολύτες — αντίθετη προς την κατεύθυνση κίνησης των αρνητικών ιόντων και για ημιαγωγούς — αντίθετη προς την κατεύθυνση κίνησης των «οπών»).

Άρα, όσον αφορά τον κεραυνό, μπορούμε να πούμε ότι όταν ένα κεραυνό είναι θετικά φορτισμένο, και η επιφάνεια του εδάφους κάτω από το σύννεφο είναι αρνητικά φορτισμένη (το αντίθετο συμβαίνει! Δείτε το σχήμα), υπό ορισμένες συνθήκες (θερμοκρασία, πίεση, υγρασία) , στην ατμόσφαιρα συμβαίνει μια διάσπαση του αέρα όταν τα ηλεκτρόνια από το έδαφος ορμούν σε ένα θετικά φορτισμένο κεραυνό νέφος, πράγμα που σημαίνει ότι στη συγκεκριμένη περίπτωση το ρεύμα πραγματικά «μπαίνει στο έδαφος» απλώς και μόνο επειδή έλκονται φορτία αντίθετων ζωδίων.

Επαναφόρτιση πυκνωτής, και αφήστε την αρνητικά φορτισμένη πλάκα του να συμβολίζει τη γη και το θετικά φορτισμένο ένα βροντερό σύννεφο. Κλείστε τους ακροδέκτες με ένα κατσαβίδι - πάρτε ένα ρεύμα "που μπαίνει στο έδαφος" - ένα μικροσκοπικό ανάλογο κεραυνού από ένα σύννεφο - στο έδαφος. Εάν το φορτίο στο έδαφος ήταν ίσο με το φορτίο ενός κεραυνού (αναλογία - ένας εκφορτισμένος πυκνωτής), τότε η εκφόρτιση δεν θα γινόταν και το ρεύμα "δεν θα έμπαινε στο έδαφος".

Ας μιλήσουμε τώρα σε ηλεκτρικά δίκτυα εναλλασσόμενου ρεύματοςχρησιμοποιείται στις περισσότερες βιομηχανίες, σε κτίρια όπου εργάζονται άνθρωποι, καθώς και στα σπίτια μας για οικιακή παροχή ρεύματος.Αυτά είναι τα λεγόμενα «γειωμένα ουδέτερα δίκτυα».

Ουδέτερο, σε σχέση με αυτά τα δίκτυα, σημαίνει απαραίτητα το γειωμένο τερματικό της δευτερεύουσας περιέλιξης βιομηχανικός μετασχηματιστής τριών φάσεων (στέκεται στον υποσταθμό) από τον οποίο τα διαμερίσματά μας λαμβάνουν τα ίδια 220 βολτ ανά φάση στην πρίζα.

Ένα καλώδιο που συνδέεται με ένα στερεό γειωμένο ουδέτερο ονομάζεται «PEN». Οι αγωγοί φάσης είναι στην πραγματικότητα οι απέναντι ακροδέκτες μιας δεδομένης τριφασικής περιέλιξης, το "ουδέτερο σημείο" της οποίας είναι γειωμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις ασφαλείας - αυτό είναι ένα αποδεκτό πρότυπο στην ηλεκτρική μηχανική.

Τι συμβαίνει εάν ένα από τα καλώδια φάσης έρθει κατά λάθος σε επαφή με το αγώγιμο σώμα κάποιας συσκευής, με την προϋπόθεση ότι αυτό το σώμα είναι συνδεδεμένο στο καλώδιο PEN;

Το κύκλωμα του περιβλήματος φάσης-αγωγός θα κλείσει ΧΙΜΙΛΚΑ (συνδεδεμένη με τη γείωση και τον ουδέτερο του μετασχηματιστή στον υποσταθμό), σε αυτήν την περίπτωση η προστατευτική διάταξη, κατά κανόνα, που είναι εγκατεστημένη σε όλα τα ηλεκτρικά δίκτυα που έχουν σχεδιαστεί με συνείδηση, θα πρέπει να λειτουργεί. Μπορούμε να πούμε ότι σε αυτή την περίπτωση «το ρεύμα έχει εισχωρήσει στο έδαφος»; Μόνο υπό όρους, εάν καλείτε τη γείωση τον τόπο σύνδεσης με τη γείωση της ουδέτερης εξόδου του μετασχηματιστή στον υποσταθμό.

Τι γίνεται όμως αν το καλώδιο PEN απουσιάζει πρακτικά και χρησιμοποιείται μια τοπική γείωση, χονδρικά μιλώντας μια μεταλλική ακίδα ή κύκλωμα που έχει εισαχθεί στη γείωση; Τι τότε?

Σε παρόμοια κατάσταση με τη φάση που χτυπά την θήκη, το ρεύμα θα τρέξει στον ίδιο ακροδέκτη του μετασχηματιστή που είναι γειωμένος στον υποσταθμό και αυτό το ρεύμα θα ρέει ακριβώς μέσα από το έδαφος, κυριολεκτικά μέσα από το έδαφος, ανοίγοντας τη διαδρομή της ελάχιστης αντίστασης από το τοπικό έδαφος σε γειωμένους αγωγούς, συνδεδεμένους στον ίδιο ουδέτερο υποσταθμού.

Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα θα αφήσει πράγματι τη φάση στη γη, αλλά η γη θα χρησιμεύσει μόνο ως αγωγός, αφού στην πράξη το ρεύμα θα κατευθύνεται στον ουδέτερο του μετασχηματιστή πολύ μακριά στον υποσταθμό, και αυτό το ρεύμα θα ρέει μέσω του γείωση μόνο επειδή αυτός ο ουδέτερος είναι γειωμένος, δηλαδή το ρεύμα σε αυτήν την περίπτωση θα αναγκαστεί να "μπει στο έδαφος" αναζητώντας το μονοπάτι της ελάχιστης αντίστασης.

Δείτε επίσης: Δράσεις ηλεκτρικού ρεύματος: θερμικές, χημικές, μαγνητικές, ελαφριές και μηχανικές