Почему нейтральный провод соединен с землей на трансформаторе?

Я понимаю использование заземляющего провода в бытовой технике, но...

Заземление / заземление приборов помогает двумя способами:

• Это предотвращает попадание на корпус устройства или шасси высокого потенциала по отношению к земле. Без этой защиты устройство под напряжением (например, из-за внутренней неисправности) будет представлять опасность для жизни, если человек коснется устройства и имеет достаточный путь к земле для протекания нескольких десятков миллиампер.
• Он обеспечивает возврат трансформатора с низким импедансом, и при протекании достаточного тока он перегорает предохранитель или отключает выключатель.

... почему нейтральный провод соединен с землей на трансформаторе?

Соединение с землей на трансформаторе (или в точке ввода, в зависимости от местных правил) связывает обратный проводник с землей и эффективно «нейтрализует» его. Поскольку он представляет низкий риск значительного напряжения на нем, нейтральные линии обычно не имеют предохранителей.

Почему нулевой провод не возвращается к электростанциям.

Схема, которую вы привели, намекает на это.

• Нет связи между трехфазной первичной обмоткой высокого напряжения и вторичной обмоткой низкого напряжения.
• Питание питает трехфазный трансформатор без нейтрали на первичной стороне.
• Сеть высокого напряжения может быть «плавающей» без прямого заземления. Это означает, что распределительная система может выдержать единичное замыкание на землю на любой из своих фаз, не вызывая незапланированного отключения электроэнергии. Это было бы невозможно, если бы система распределения также использовала нейтраль.

Из комментариев:

Я не понял часть об обратном пути с низким импедансом в первой части ...

Представьте, что у нас есть возможность заземлить нейтраль локально или на электростанции. Короткий местный кабель может иметь сопротивление, скажем, 0,05 Ом относительно земли, в то время как гораздо более длинный кабель обратно к подстанции может иметь сопротивление, скажем, 10 Ом. Теперь создайте замыкание на землю, прикоснувшись проводом под напряжением к металлическому корпусу прибора. Допустим, на землю течет 10 А. До какого напряжения будет подниматься корпус?

• Для местной земли$V = IR = 10 \times 0.05 = 50\ \text{mV}$. Это очень безопасно.
• Для электростанции земли$V = IR = 10 \times 10 = 100\ \text{V}$. Это опасно.

Местная связь с нейтральной землей более безопасна.

... и нейтрализующую часть 2-го хайлайта.

«Нейтрализовать» означает сделать что-то неэффективным. Нейтрализовать токоведущий кабель означает убрать его напряжение или разность потенциалов относительно земли. Мы делаем это, заземляя его. На вашем рисунке у нас теперь есть четыре проводника с током, три из которых имеют высокое напряжение по отношению к земле, а один, нейтральный, будет иметь потенциал, близкий к нулю, поскольку он был нейтрализован.

Таким образом, чтобы свести к минимуму потенциал корпуса прибора в случае неисправности, нам нужно выбрать обратный путь с низким импедансом.

Правильный.

'возврат' - означает ли это, что заземляющий провод на самом деле является частью петли (как если бы он был подключен к электростанции в какой-то точке).

Нет. Трансформатор изолирующий. Между первичным и вторичным контуром нет связи, поэтому ток не течет из дома обратно на электростанцию. Что касается дома, то местный трансформатор — это «электростанция».

Хорошо, теперь я понимаю нейтрализацию. Таким образом, заземление прибора также нейтрализует. Не так ли?

Нет, это не совсем правильный способ думать об этом. Как правило, на шасси или корпусе прибора отсутствует потенциал. Они не проводники. Но вы правы в том, что это мешает шасси/корпусу достичь высокого напряжения.

Значит, нейтрализовать можно только тот проводник, который всегда находится под потенциалом?

Это не имеет смысла. Если он всегда находится в потенциале, то его нельзя нейтрализовать. Один из проводников можно нейтрализовать только в том случае, если в противном случае питание было бы плавающим. Давайте рассмотрим очень простой пример.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рис. 1. (а) Плавучий аккумулятор. (b) Заземленная батарея.

В (а) батарея плавает. Соединения с землей нет, если нет неисправности и один из проводов не касается чего-то заземленного. Тогда другой провод становится активным.

В (b) минус батареи был подключен к земле. Он заземлен или нейтрализован, а другой провод имеет напряжение 9 В относительно земли.

Одним из преимуществ нейтрализации является то, что в нейтральной линии не требуются предохранители, так как нет значительного напряжения по отношению к земле.

Он заземлен, чтобы замкнуть цепь. Если бы он не был заземлен, а потребитель не заземлил свой нейтральный стержень или не привязал к нему стержень заземления, то ток заземления не смог бы вернуться к трансформатору (кроме как через землю соседа, которая не защищена). идеал). Тогда у клиента будет плавающее заземление, если предположить, что соседние земли не существуют, и если он коснется нейтрального провода, он замкнет цепь между плавающим заземлением и нейтралью, что вызовет удар. Обычно земля плавает, потому что она отсоединена от самого заземляющего штифта, где предполагается, что всегда есть еще один в земле, переведенный в нейтральное положение, так что, когда вы касаетесь земли, вы получаете удар током.