我们为什么要使用地面


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我一直想知道这一点,所以我做了一些挖掘,并且像往常一样,维基百科是最有启发性的。好像电报是第一次引入地面来完成电路。如果不是因为地面将具有更大的电阻,那么节省电线似乎是一个好主意,因此,总的来说,您将需要更多的电力来使电流流动。

这对于电报是很好的,但是对于其他任何事情,似乎都比它的价值还麻烦。

我已经阅读了测量绝对电压时“参考点”的论点。那是一个人为问题的解决方案。电压仅作为电位差有意义。因此,您要测量电势差,而不要选择无意义的参考系。

至于安全性的论点,如果没有接地系统,我们似乎会更加安全。如果不使用地面来完成电路,一般来说,电力必须要经过一个人才能进入地面。通过要求有人触摸两条电线以使其受到电击,而不仅仅是灼热的电线,这将减少触电的风险。接地线似乎是为了避免不必要的问题而采取的安全措施。

对于低压系统,接地会产生不必要的噪声源。据我所知,地面将充当巨大的不稳定电池+天线。地面上任何酸碱度的差异都将意味着直流偏移-取决于两个地面点的水和矿物质成分的酸度差异。

使用地面完成无线电信号电路意味着电路中不必要的电阻。在土壤中,您的质量取决于您的选择,而不是电路的设计。

我可能错过了一些问题,但是我真的很想知道我是否错过了一些真正有意义的优势。

有谁知道使用接地来完成电路的历史/哲学吗?


没有电位差时如何获得电压?电路中必须有一个参考点。
2015年

Answers:


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使用接地或参考时,应使用接地,因为长期的经验表明它是实践中的最佳选择。在某些情况下,“重新发明接地的“轮子””可能会出现,但通常没有。在许多情况下,存在一些相互竞争的方面,但是通过使用地面可以获得总体最佳结果。配电系统就是这样的一个例子。

如果系统完全未接地,则市电或电网电压系统会更安全,这是安全“隔离变压器”使用BUT的原理,即当故障完全或部分将系统的某个支路接地时,电路上的任何地方都会被使用。整个系统对用户造成致命的危险。

请注意,隔离变压器只能使用一个工具,并且变压器应位于工具附近。在变压器和两个或两个以上工具之后使用长电缆会冒着使一个工具或接线发生接地故障的危险,而使另一工具或接线不受保护。

在实践中,保持系统隔离的困难远比接地引起的困难要大得多(这很重要)。某些舰船电源系统的确有两条导线都相对于船舶地面浮动(当您在盐水中漂浮时,是指海水的电势),但是接地故障是危险的,如上所述,要竭尽全力查找并消除任何接地故障。在未参考地面的陆基系统中,同一阶段的任何接地故障都会影响同一阶段的所有用户。因此,整条房屋的街道可能会受到一所房屋中一条电路故障的影响。

一旦有了接地系统,就可以轻松处理单个电路的检测和管理的安全方面。接地的外壳可提供保护和检测功能,故障电流流向地面,并且可以“鼓励”故障电流以便于容易地进行端接(熔断),也可以检测到很低的水平(ELCB / GFI)。接地参考在家用电源系统中总体上是有利的。

很少有现代系统使用地面作为实际导体。
SWER(小号英格尔W¯¯愤怒Ë ARTH [R E打开)电源系统在同一时间被大量使用在一些农村系统仍在使用。几个月前,我在这里(NZ)看到了一个,但很少见。实际上,它们非常有用且具有成本效益,但通常由于通常没有技术意义的原因而被淘汰。在大多数情况下,与增加一条额外导体所需的几公里成本相比,在每端提供足够好的接地连接的成本较低。

19 kV SWER线:

在此处输入图片说明

维基百科SWER

SWER Slidehow-很好

SWER视频-新西兰

一流的SWER幻灯片显示/教程

SWER-澳大利亚在发展中国家使用方面的经验

SWER-维基百科


RF信号通常作为不平衡信号“发射”到地面反射的幻像上。典型的四分之一波垂直辐射器具有在地平面中反射的隐式图像。AM广播台的高塔几乎都使用此系统。与偶极子天线或其他天线相比,所使用的材料具有经济性,辐射方向图是全向的,并且辐射角度适合于直接波通信-大多数观众都位于AM广播电台的发射器附近。

  • 电视接收器天线9(传统的八木设计)和用于洲际新闻等的长距离广播电台通常使用波束或类似的天线。HRH delta Loop非地面参考天线是专门为此类应用而开发的。

在需要接地的系统中,已经开发出了提供足够良好的接地以充分减小局部条件影响的技术。接地体的大小实际上是无限的,因此其电阻基本上为零。将本地地面连接到实际地面是挑战,并且对于每个相关应用都很好地理解了方法和需求。


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您做出了许多错误的假设。一些非常古老的动力传输系统确实使用地面作为导体之一,但是今天并不是这样,至少不是新系统。

否则,您将假定不正确的情况是事物始终接地。在美国这里,房屋的供电实际上是浮动的。它是从变压器的次级绕组离开三相之一。次级是带有中心抽头的220V。大多数电路在一端和中心抽头之间运行,以获得110V。高功率电路(例如电炉或干燥器)在整个次级电路上布线,因此为220V。

当来自变压器次级的三根线悬空时,中心抽头故意在房屋接地。这部分是为了减轻重量并防止大量静电累积。如果没有接地,整个电路可能会充电至相对于地面的一些高压。在暴风雨中,即使没有直接的打击,情况也可能特别糟糕。

当您说“接地”时,您应该真正区分接地和电路接地。接地听起来像是直接连接到地面。电路接地确实与实际接地无关。它只是我们为电路中的节点命名的名称,我们认为其他节点的参考电压为0V。这主要是为了方便。

广播又是一个完全不同的问题。无线电波无法完成电路,至少在您处于远处的普通情况下,至少不会如此。地面在无线电中用作天线的参考,有时还用作使小天线看起来更大的镜子。有时那个地面是大地,但通常不是,肯定不是必须的。


有趣。那么,电网是否仅使用房屋的方式使用地面?
亚历克斯(Alex Eftimiades)2012年

@Feynman:我不知道“房屋的用法”是什么意思,但是正如我所说,除了一些非常古老的电源线,至少在美国,它们有自己的回线,而没有使用地面。
奥林·拉斯罗普

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我发现这个站点是为了寻找有人第一次决定接地和供电网络。就我学习电力而言,接地的原因至少是我的三倍:

1静态增加,特别是高架电源。由风等架空电线堆积的静电当然会直接连接到家用电器,这会给某人从烤面包机元件经由人到地面带来的令人讨厌的冲击。

2电弧接地现象。我读了一份有关威斯康星州早期供应系统的旧文件。网上有很多关于弧形地面的参考。但是据我了解,在早期的不接地系统中,人们注意到,当一根相线掉到地上并再次被拾起时,会意外地产生电弧。由于已经认识到,一旦一根导线接地,就会通过其他相与现在连接的接地之间的电容形成一个无意的完整电路。有时会形成接近谐振的电路,从而在其他相与意外的接地导体之间产生非常高的电压,这很危险。通过将供电系统的各种电压电平接地,消除了电弧接地问题,因为架空导体与地面之间的电容耦合被短路。

3地面是导体。因此,如果在不接地的系统中发生绝缘故障,以致一相接地,则在该电压下接地将带电,但几乎不会发生其他情况。直到发生第二个故障。然后,接地将两个故障连接在一起,并且可能会导致大电流和设备意外通电。例如,将烤箱的主电源在1号主街处接地的情况下,可以将烤箱连接到主街道26号的主电源也接地的灯上。在1号位打开烤面包机将使灯在26号位点亮,反之亦然。毫无疑问,这会使任何电工感到困惑。购买将电源变压器的星形(Wye)点连接到地面,我们确切知道对地面的期望。它是中性线,仅仅是因为我们将其连接到电源中性线。

电压基准就是通过将星点接地,将对地电压最小化为相电压而不是线电压。SWER系统在澳大利亚农村地区仍然很普遍。一些矿山,工厂和轮船使用出土系统运行。在这种情况下,应布置指示器或继电器,以便在发生接地时立即显示或发出警报,值班电工将在第二次接地之前找到并修复故障(希望如此)。优点是系统可能会遇到一个故障而不会跳闸,因此可以维持供应和生产。只要能够快速隔离并修复故障。有谁知道谁以及何时首次将供应系统接地?


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好信息,但是您可以做一些格式化以使其更易于阅读吗?
JRE

我做了一个快速的编辑。我同意@JRE,即使答案是好的,如果您不花10到20秒的时间来格式化答案,人们也不会认真对待您,因此更易于阅读。
尼克·威廉姆斯

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将电气系统视为我们的循环系统,最简单的电路中的正,负,热和中性(单个回路)的压力线和返回线。接地仅应用于安全。

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