Khái Niệm tiếp địa-nối đất "Ground" Trong Hệ Thống Điện
Giới thiệu về thuật ngữ Ground
Có rất nhiều tên khác nhau cho Ground… Có Earth, Earth Ground, Neutral, Common Ground, Analog Ground, Digital Ground, và Instrument Ground… chỉ để kể tên một vài. Và sau đó bạn có các thuật ngữ như Ground Loops… Ok…. vậy Ground là gì? Đó là câu hỏi lớn mà chúng mình sẽ trả lời trong cuộc thảo luận. Thường thì, Ground có nghĩa khác nhau đối với những người khác nhau. Ví dụ, Ground đối với một thợ điện có thể có nghĩa khác với Ground đối với các kỹ sư điện tử.
Tầm quan trọng của Ground trong hệ thống điện
Có nhiều lý do để grounding. Grounding đúng cách là một biện pháp an toàn quan trọng trong tất cả các hệ thống và lắp đặt điện. Chúng mình grounding phần bị lộ ra của thiết bị điện để các lỗi dây dẫn bên trong không làm tăng điện áp của các phần bị lộ ra đến mức nguy hiểm. Mọi mạch điện đều cần hoàn chỉnh để dòng điện có thể chảy. Trong nhiều ứng dụng, grounding cung cấp một đường trở về mạch. Ví dụ, khung xe của bạn là một ground chung cho tất cả dòng điện trở về pin.
Các quan niệm khác nhau về Ground
Vậy… hãy xem xét một số quan niệm khác nhau về ground. Có lẽ có thể nói rằng Earth và Earth Ground là cùng một thứ. Earth Ground là điểm tham chiếu trong một mạch điện mà là kết nối trực tiếp và vật lý với… ừ… trái đất. Earth Ground là ground mà bạn đi trên. Earth Ground là đúng 0 volt. Nó là điểm tham chiếu 0 thực sự cho bất kỳ cuộc thảo luận nào về điện.
Earth Ground và vai trò của nó
Bạn không phải đi xa để thấy bằng chứng của Earth Ground. Bạn có thể thấy một que đồng được cắm xuống đất với một dây nặng gắn vào nó. Dây Earth Ground này chạy đến bảng điện của bạn và cuối cùng kết nối với tất cả các đầu nối Ground của mọi ổ cắm trong nhà bạn. Điều thú vị là thực tế là đầu nối Neutral có một dây cuối cùng cũng kết nối với Earth Ground. Lưu ý rằng chúng mình đã sử dụng một ký hiệu điện cho Earth Ground.
Sử Dụng Sai Ký Hiệu Quốc Tế cho Điện Đất
Ký hiệu này có lẽ là ký hiệu bị lạm dụng nhiều nhất trong sơ đồ điện. Các ký hiệu được sử dụng để chỉ các nút điện đất được tìm thấy trong tài liệu của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế IEC 60417 về Ký Hiệu Đồ Họa để Sử Dụng Trên Thiết Bị. Ký hiệu 5017 là ký hiệu cho Điện Đất.
Hoàn Thiện Mạch Điện
Như chúng ta đã nói trước đây, mỗi mạch điện cần phải hoàn thiện để dòng điện có thể chạy qua. Trong nhiều ứng dụng, điện đất chung trở thành đường trở về. Ví dụ, khung xe của bạn là điện đất chung để dòng trở về đến cực âm của ắc quy.
Lạm Dụng Ký Hiệu Điện Đất trong Sơ Đồ Điện Tử
Đôi khi bạn sẽ thấy ký hiệu Điện Đất được sử dụng không đúng cách trên sơ đồ điện tử. Ý định là để biểu thị một Điện Đất Chung và nó có thể không được kết nối với Điện Đất thực.
Ví Dụ Thực Tiễn về Lạm Dụng Ký Hiệu
Đây là một ví dụ điển hình về một phần nhỏ của một mạch điện tử lớn được chứa trong một khung kim loại. Có bốn ký hiệu Điện Đất có thể, hoặc có thể không, được kết nối với Điện Đất thực. Nhưng chúng nhằm mục đích chỉ ra một điểm Điện Đất Chung.
Đo Điện Áp Từ Điểm Chung
Chúng ta biết rằng nếu đo điện áp từ Điểm A đến bất kỳ điểm điện đất chung nào này, chúng ta sẽ đo được +15 volt. Lý tưởng nhất, mạch điện sẽ được nối như này với tất cả các đường trở về nguồn điện được kết nối tại một điểm.
Hạn Chế trong Kết Nối Thực Tế
Đáng tiếc, điều này thường không thực tế. Nếu các điểm từ 1 đến 4 không được kết nối với Điện Đất thực nhưng được kết nối với một Điện Đất Chung, việc sử dụng ký hiệu IEC 60417 5020 sẽ phù hợp hơn. Ký hiệu này gợi ý rằng các điểm được kết nối với khung hoặc nút điện của khung xe.
Câu Hỏi về Kết Nối Các Thành Phần
Điều này đặt ra một câu hỏi thú vị… Liệu tất cả các thành phần tại tiềm năng điện đất chung có được kết nối tại một điểm trên khung hoặc khung xe, hay chúng được kết nối với khung tại nhiều vị trí khác nhau? Đáng tiếc, sơ đồ không cung cấp câu trả lời đó.
Hạn Chế của Sơ Đồ Điện Công Nghiệp
Sơ đồ không cung cấp bất kỳ manh mối nào về các kết nối vật lý. Các bản vẽ sơ đồ điện công nghiệp sẽ chỉ ra các điểm điện đất và thường cung cấp nhiều chi tiết hơn nhưng các điểm kết nối vật lý vẫn là một điều bí ẩn.
Phân Phối Công Suất Trong Tủ Điều Khiển
Trong ví dụ này về phân phối công suất trong một Tủ Điều Khiển, có một số biểu tượng mặt đất. Về mặt điện, điều này có nghĩa là tất cả các điểm này giả định đang ở cùng một tiềm năng điện áp 0V. Từ những bản vẽ này, chúng ta không thể xác định được những mặt đất này được kết nối vật lý ở đâu trong Tủ Điều Khiển.
Vòng Lặp Mặt Đất
Điều này đưa chúng ta đến một thuật ngữ gọi là Vòng Lặp Mặt Đất. Vòng Lặp Mặt Đất là một đường dẫn dòng điện không mong muốn có thể gây hỗn loạn cho thiết bị hoặc hệ thống kiểm soát quá trình bằng cách giới thiệu nhiễu điện không mong muốn. Những Vòng Lặp Mặt Đất không mong muốn này được tạo ra khi hai điểm giả định được kết nối không ở cùng một tiềm năng điện.
Phương Pháp Ngăn Ngừa Vòng Lặp Mặt Đất
Đó là khi Định Luật Ohm chi phối và tạo ra dòng điện giữa hai điểm này. Trong ví dụ của chúng ta, vòng lặp mặt đất có thể được tránh nếu cả ba thiết bị được nối đất cùng một điểm. Loại nối đất này được gọi là nối đất điểm sao. Đáng tiếc, trong các nhà máy công nghiệp lớn, nối đất nhiều điểm là thực tế và khả năng xảy ra vòng lặp mặt đất rất cao. Với rất nhiều kết nối được tham chiếu đến mặt đất trong một cơ sở, khả năng cần hơn một điểm nối đất là rất lớn.
Vai Trò của Mặt Đất trong Hệ Thống Điện
Mặt Đất có nghĩa khác nhau đối với từng người. Nối đất đúng cách là một biện pháp an toàn quan trọng trong tất cả các hệ thống và lắp đặt điện. Trong nhiều ứng dụng, nối đất cung cấp đường trở về mạch. Mặt đất thực là 0 volt thực sự. Nó là điểm tham chiếu không thực sự cho bất kỳ và mọi cuộc thảo luận về điện. Mặt đất thực là điểm tham chiếu trong một mạch điện là kết nối trực tiếp và vật lý với mặt đất. Vòng Lặp Mặt Đất là một đường dẫn dòng điện không mong muốn có thể gây hỗn loạn cho thiết bị hoặc hệ thống kiểm soát quá trình bằng cách giới thiệu nhiễu điện không mong muốn. Vòng Lặp Mặt Đất được tạo ra khi hai điểm giả định được kết nối không ở cùng một tiềm năng điện.
