Boden (Elektrizität)

In der Elektrotechnik, dem Boden oder der Erde ist der Bezugspunkt in einem elektrischen Stromkreis, von dem andere Stromspannungen gemessen werden, oder ein allgemeiner Rückpfad für den elektrischen Strom oder eine direkte physische Verbindung zur Erde ist.

Elektrische Stromkreise können verbunden werden, um sich (Erde) aus mehreren Gründen zu gründen. In der angetriebenen Ausrüstung von Hauptleitungen werden ausgestellte Metallteile verbunden, um sich zu gründen, um Kontakt mit einer gefährlichen Stromspannung zu verhindern, wenn elektrische Isolierung scheitert. Verbindungen, um sich zu gründen, beschränken die Zunahme der statischen Elektrizität, wenn sie feuergefährliche Produkte oder elektrostatisch-empfindliche Geräte behandeln. In einem Telegrafen und Energieübertragungsstromkreisen kann die Erde selbst als ein Leiter des Stromkreises verwendet werden, die Kosten sparend, einen getrennten Rückleiter zu installieren.

Zu Maß-Zwecken dient die Erde als eine (vernünftig) unveränderliche potenzielle Verweisung, gegen die andere Potenziale gemessen werden können. Ein elektrisches Boden-System sollte eine passende Strom tragende Fähigkeit haben, als ein entsprechendes Nullspannungsbezugsniveau zu dienen. In der elektronischen Stromkreis-Theorie wird ein "Boden" gewöhnlich als eine unendliche Quelle oder Becken für die Anklage idealisiert, die einen unbegrenzten Betrag des Stroms absorbieren kann, ohne sein Potenzial zu ändern. Wo eine echte Boden-Verbindung einen bedeutenden Widerstand hat, ist die Annäherung des Nullpotenzials nicht mehr gültig. Streustromspannungen oder potenzielle Erdanstieg-Effekten werden vorkommen, der Geräusch in Signalen schaffen kann oder wenn groß, genug eine Stromschlag-Gefahr erzeugen wird.

Der Gebrauch des Begriffes Boden (oder Erde) ist im elektrischen und den Elektronik-Anwendungen so üblich, dass Stromkreise in tragbaren elektronischen Geräten wie Mobiltelefone und Mediaspieler sowie Stromkreise in Fahrzeugen wie Schiffe, Flugzeug und Raumfahrzeug gesprochen werden können als, eine "Boden"-Verbindung ohne jede wirkliche Verbindung zur Erde zu haben. Das ist gewöhnlich ein großer einer Seite der Macht-Versorgung beigefügter Leiter (wie das "Boden-Flugzeug" auf einer gedruckten Leiterplatte), der als der allgemeine Rückpfad für den Strom von vielen verschiedenen Bestandteilen im Stromkreis dient.

Synonyme

Die Begriffe Boden und Fundament werden in der elektrischen US-Praxis gebraucht. Im Vereinigten Königreich sind die gleichwertigen Begriffe Erde und earthing. Der Begriff wird auch für eine Band-Leitung oder Verbindung gebraucht. Ein Band ist jede Leitung oder Verhaftungspunkt, der zum Boden oder der Erde in Verbindung steht; eine 'Boden'-Leitung oder 'Boden'-Schraube sind wirklich eine 'Band'-Leitung oder Schraube.

Geschichte

Elektromagnetische Langstreckentelegraf-Systeme haben von 1820 vorwärts zwei oder mehr Leitungen verwendet, um das Signal und die Rückströme zu tragen. Es wurde dann, wahrscheinlich vom deutschen Wissenschaftler Carl August Steinheil in 1836-1837 entdeckt, dass der Boden als der Rückpfad verwendet werden konnte, um den Stromkreis zu vollenden, den Nullleiter unnötig machend. Jedoch gab es Probleme mit diesem System, das durch die transkontinentale Telegraf-Linie veranschaulicht ist, gebaut 1861 von Western Union Company zwischen dem Heiligen Joseph, Missouri, und Sacramento, Kalifornien. Während des trockenen Wetters hat die Boden-Verbindung häufig einen hohen Widerstand entwickelt, Wasser verlangend, auf die Boden-Stange gegossen zu werden, um dem Telegrafen zu ermöglichen, zu arbeiten oder Kopfhörer, um zu klingeln.

Später, als Telefonie begonnen hat, Telegrafie zu ersetzen, wurde es gefunden, dass die Ströme in der Erde, die durch Macht-Systeme, elektrische Eisenbahnen, andere Telefon- und Telegraf-Stromkreise und natürliche Quellen einschließlich des Blitzes veranlasst ist, unannehmbare Einmischung zu den Audiosignalen verursacht haben, und das Zweidrahtsystem wiedereingeführt wurde.

Radiokommunikationen

Eine elektrische Verbindung zur Erde kann als ein Bezugspotenzial für Radiofrequenzsignale für bestimmte Arten von Antennen verwendet werden. Der Teil direkt im Kontakt mit der Erde - die "Erdelektrode" - kann so einfach sein wie eine Metallstange oder Anteil, der in die Erde oder eine Verbindung zur begrabenen Metallwasserrohrleitung gesteuert ist (obwohl das die Gefahr der Huka trägt, die durch Plastik später wird ersetzt). Weil hohe Frequenzsignale in die Erde durch die Kapazität fließen können, ist Kapazität, um sich zu gründen, ein wichtiger Faktor in der Wirksamkeit des Signalbodens. Wegen dessen kann ein kompliziertes System von begrabenen Stangen und Leitungen wirksam sein. Ein idealer Signalboden erhält Nullspannung unabhängig davon aufrecht, wie viel elektrischer Strom in den Boden oder aus dem Boden fließt. Der Widerstand an der Signalfrequenz der Elektrode zum Erdschluss bestimmt seine Qualität, und diese Qualität wird durch die Erhöhung der Fläche der Elektrode im Kontakt mit der Erde, die Erhöhung der Tiefe verbessert, zu der es mit mehreren verbundenen Boden-Stangen gesteuert wird, die Feuchtigkeit des Bodens vergrößernd, den leitenden Mineralinhalt des Bodens verbessernd, und das durch das Boden-System bedeckte Landgebiet vergrößernd.

Einige Typen, Antenne-Systeme im VLF, LF, MF und der niedrigeren KURZWELLIGEN Reihe zu übersenden, hängen von einem guten Boden ab, um effizient zu funktionieren. Zum Beispiel verlangt eine vertikale Monopol-Antenne ein Boden-Flugzeug, das häufig aus einem miteinander verbundenen Netz von Leitungen besteht, die radial weg von der Basis der Antenne für eine Entfernung über den gleichen der Höhe der Antenne laufen. Manchmal wird solch ein Boden-Flugzeug oberirdisch unterstützt, um Verluste zu reduzieren.

AC Macht-Verdrahtungsinstallationen

In einer Hauptelektrizität (AC Macht) telegrafierende Installation bezieht sich der Begriff-Boden-Leiter normalerweise auf drei verschiedene Leiter oder Leiter-Systeme, wie verzeichnet, unten.

Ausrüstung earthing Leiter stellt eine elektrische Verbindung zwischen "nicht aktuelle tragende" metallische Teile der Ausrüstung und der Erde zur Verfügung. Der Grund dafür, das gemäß amerikanischem National Electrical Code (NEC) zu tun, soll die Stromspannung beschränken, die durch den Blitz, die Spannungsstöße und den Kontakt mit höheren Stromspannungslinien auferlegt ist. Die Ausrüstung earthing Leiter wird gewöhnlich auch als der Ausrüstungsabbinden-Leiter (sieh unten) verwendet.

Ausrüstungsabbinden-Leiter stellen einen niedrigen Scheinwiderstand-Pfad zwischen "nicht aktuelle tragende" metallische Teile der Ausrüstung und einer der Leiter der Quelle dieses elektrischen Systems zur Verfügung, so dass, wenn ein Teil gekräftigt aus irgendeinem Grund wie ein angespannter oder beschädigter Leiter wird, ein kurzer Stromkreis vorkommen und einen selbsttätigen Unterbrecher bedienen oder durchbrennen wird, um den faulted Stromkreis zu trennen. Bemerken Sie, dass die Erde selbst keine Rolle in diesem Schuld klärenden Prozess hat, da Strom zu seiner Quelle, nicht der Erde zurückkehren muss, wie manchmal geglaubt wird (sieh die Stromkreis-Gesetze von Kirchhoff). Durch das Abbinden (miteinander verbindend) das ganze ausgestellte nichtaktuelle tragende Metall protestiert zusammen, sie sollten in der Nähe von demselben Potenzial bleiben, das so die Chance eines Stoßes reduziert. Das ist in Badezimmern besonders wichtig, wo man im Kontakt mit mehreren verschiedenen metallischen Systemen wie Versorgung sein und Pfeifen und Gerät-Rahmen dränieren kann. Der Ausrüstungsabbinden-Leiter wird gewöhnlich auch als die Ausrüstung earthing Leiter verwendet (sieh oben).

Ein sich gründender Elektrode-Leiter verbindet ein Bein eines elektrischen Systems zu einer oder mehr Erdelektroden. Das wird "Systemfundament" genannt, und die meisten Systeme sind erforderlich, niedergelegt zu werden. Die Vereinigten Staaten. NEC und Vereinigten Königreichs BAKKALAUREUS DER NATURWISSENSCHAFTEN 7671 Listensysteme, die erforderlich sind, niedergelegt zu werden. Der sich gründende Elektrode-Leiter wird mit dem Bein des elektrischen Systems verbunden, das die "neutrale Leitung" ist. Der sich gründende Elektrode-Leiter wird auch gewöhnlich zu pipework und Strukturstahl in größeren Strukturen verpfändet. Gemäß dem NEC, dem Zweck von earthing soll ein elektrisches System die Stromspannung auf die Erde beschränken, die durch Blitzereignisse und Kontakt mit höheren Stromspannungslinien auferlegt ist, und auch die Stromspannung zur Erde während der normalen Operation zu stabilisieren. In der Vergangenheit wurden Wasserversorgungspfeifen häufig als Boden-Elektroden verwendet, aber das wurde verboten, wo Plastikpfeifen populär sind. Dieser Typ des Bodens gilt für Radioantennen und für Blitzschutzsysteme.

Dauerhaft installierte elektrische Ausrüstung hat gewöhnlich auch festgeschaltete sich gründende Leiter. Tragbare elektrische Geräte mit Metallfällen können sie verbunden mit dem Erdboden durch eine Nadel im miteinander verbunden werdenden Stecker haben (sieh AC Innenmacht-Stecker und Steckdosen). Die Größe der Macht gründet sich Leiter wird gewöhnlich durch lokale oder nationale telegrafierende Regulierungen geregelt.

Energieübertragung

In Single Wire Earth Return (SWER) AC elektrische Verteilersysteme werden Kosten durch das Verwenden gerade eines einzelnen Hochspannungsleiters für den Macht-Bratrost gespart, während Routenplanung der AC Strom durch die Erde zurückgibt. Dieses System wird größtenteils in ländlichen Gebieten verwendet, wo große Erdströme Gefahren nicht sonst verursachen werden.

Einige HVDC Energieübertragungssysteme verwenden den Boden als der zweite Leiter. Das ist in Schemas mit Seekabeln besonders üblich, weil Seewasser ein guter Leiter ist. Begrabene sich gründende Elektroden werden verwendet, um die Verbindung zur Erde zu machen. Die Seite dieser Elektroden muss sorgfältig gewählt werden, um elektrochemische Korrosion auf unterirdischen Strukturen zu verhindern.

Eine besondere Sorge im Design von elektrischen Hilfsstationen ist potenzieller Erdanstieg. Wenn sehr große Schuld-Ströme in die Erde eingespritzt werden, kann sich das Gebiet um den Punkt der Einspritzung zu einem hohen Potenzial in Bezug auf entfernte Punkte erheben. Das ist wegen des beschränkten begrenzten Leitvermögens der Schichten von Boden in der Erde. Der Anstieg der Stromspannung (Stromspannung innerhalb einer Entfernung ändernd), kann so hoch sein, dass zwei Punkte auf dem Boden an bedeutsam verschiedenen Potenzialen sein können, eine Gefahr für jeden Stehen auf dem Boden im Gebiet schaffend. Pfeifen, Schienen oder Nachrichtenleitungen, die in eine Hilfsstation eingehen, können verschiedene Boden-Potenziale innerhalb und außerhalb der Hilfsstation sehen, eine gefährliche Berührungsstromspannung schaffend.

Elektronik

| - richten sich = "Zentrum" aus

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||width = "25" ||| - richten sich = "Zentrum" aus

| Signalboden

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| Gehäusemasse

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| Erdboden

Signal legt Aufschlag als Rückpfade für Signale und Macht (an niedrigen Extrastromspannungen, weniger als ungefähr 50 V) innerhalb der Ausrüstung, und auf den Signalverbindungen zwischen der Ausrüstung nieder. Viele elektronische Designs zeigen eine einzelne Rückkehr, die als eine Verweisung für alle Signale handelt. Macht und Signalboden werden häufig zusammen gewöhnlich durch den Metallfall der Ausrüstung verbunden.

Stromkreis-Boden gegen die Erde

Stromspannung ist eine Differenzialmenge. Um die Stromspannung eines einzelnen Punkts zu messen, muss ein Bezugspunkt ausgewählt werden, um dagegen zu messen. Dieser allgemeine Bezugspunkt wird "Boden" genannt und betrachtet, Nullspannung zu haben. Dieser Signalboden darf mit einem Macht-Boden nicht verbunden werden. Ein System, wo der Systemboden mit einem anderen Stromkreis oder mit der Erde nicht verbunden wird (obwohl es noch AC Kopplung geben kann) wird häufig einen Schwimmboden genannt.

Das Trennen gibt niedrig Boden von einem lauten Boden Zeichen

In Fernsehstationen, Studio und andere Installationen registrierend, wo gesunde Qualität kritisch ist, wird ein spezieller Signalboden, der als ein "technischer Boden" (oder "technische Erde") bekannt ist, häufig installiert, um Boden-Schleifen zu verhindern. Das ist grundsätzlich dasselbe Ding wie ein AC Macht-Boden, aber keinen Gerät-Erdungsdrähten wird jede Verbindung dazu erlaubt, weil sie elektrische Einmischung tragen können. In den meisten Fällen werden die Metallausrüstungsgestelle des Studios alle mit schweren Kupferkabeln zusammengetroffen (oder hat Kupferröhren oder busbars glatt gemacht), und ähnliche Verbindungen werden zum technischen Boden gemacht. Große Sorge wird genommen, dass keine AC-grounded Geräte auf den Gestellen gelegt werden, weil eine einzelne AC-Boden-Verbindung zum technischen Boden seine Wirksamkeit zerstören wird. Um besonders Anwendungen zu fordern, kann der technische Hauptboden aus einer schweren Kupferpfeife bestehen, die nötigenfalls durch das Bohren durch mehrere Betonfußböden geeignet ist, solch, dass der ganze technische Boden durch den kürzestmöglichen Pfad zu einer sich gründenden Stange im Keller verbunden werden kann.

Blitzschutzsysteme

Blitzschutzsysteme sind spezielle sich gründende Systeme, die entworfen sind, um die mit Blitzschlägen vereinigten Ströme der äußerst Hochspannung sicher zu führen.

System von Earthing

In Elektrizitätsversorgungssystemen ein earthing definiert (sich gründendes) System das elektrische Potenzial der Leiter hinsichtlich dieser der leitenden Oberfläche der Erde. Die Wahl des earthing Systems hat Implikationen für die Sicherheit und elektromagnetische Vereinbarkeit der Macht-Versorgung. Bemerken Sie, dass sich Regulierungen für earthing Systeme beträchtlich zwischen verschiedenen Ländern ändern.

Ein funktioneller Erdschluss dient einem Zweck außer der Versorgung des Schutzes gegen den elektrischen Schlag. Im Gegensatz zu einem Schutzerdschluss kann ein funktioneller Erdschluss einen Strom während der normalen Operation eines Geräts tragen. Funktionelle Erdschlüsse können durch Geräte wie Woge-Unterdrückung und Filter der elektromagnetischen Vereinbarkeit, einige Typen von Antennen und verschiedenen Maß-Instrumenten erforderlich sein. Allgemein wird die Schutzerde auch als eine funktionelle Erde verwendet, obwohl das Sorge in einigen Situationen verlangt.

Boden (Erde) Matte

Ein Boden (Erde) Matte oder sich (earthing) Matte gründend, ist ein flaches, flexibles Polster, das verwendet ist, um an elektrostatischen empfindlichen Geräten zu arbeiten. Es wird allgemein aus einem leitenden Plastik- oder Metallineinandergreifen bedecktes Substrat gemacht, das elektrisch beigefügt wird, um sich (Erde) zu gründen. Das hilft, jede statische Anklage zu entladen, die ein Arbeiter, sowie jede statische Anklage auf Werkzeugen aufgebaut oder auf der Matte gelegte Bestandteile ausgestellt hat. Es wird meistens in der Computerreparatur verwendet. Boden (Erde), die Matten auch auf Kraftstofflastwagen und Tankschiffen gefunden werden, die vom Boden (Erde) sonst isoliert werden, weil sie physischen Kontakt nur mit ihren Reifen und der Luft herstellen; offensichtlich statische Entladung ist während Kraftstoffübertragungsoperationen unerwünscht. Ähnlich im Flugzeug auftankend ein Boden verbindet (erd)-Kabel das Tankschiff (Lastwagen oder Flugzeug) zum kraftstoffsuchenden Handwerk, um Anklage-Unterschiede zu beseitigen, bevor Brennstoff übertragen wird.

In einer elektrischen Hilfsstation ein Boden (Erde) ist Matte ein Ineinandergreifen des leitenden an Plätzen installierten Materials, wo eine Person ertragen würde, einen Schalter oder anderen Apparat zu operieren; es wird zur lokalen unterstützenden Metallstruktur und zum Griff des switchgear verpfändet, so dass der Maschinenbediener zu einer hohen Differenzialstromspannung wegen einer Schuld in der Hilfsstation nicht ausgestellt wird.

Siehe auch

Zeichen

Außenverbindungen


Schriftzeichen / Boden-Konstanten
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