Co jest nie tak z równoległymi przewodnikami?

Jeśli chodzi o systemy prądu przemiennego (podobnie jak w domach i podobnych), okrągła ścieżka nazywana jest przewodnikiem równoległym. Jest to nielegalne (zgodnie z sekcją 310 NEC), z wyjątkiem pewnych okoliczności. Zauważyłem jednak, że w obwodach prądu stałego okrągłe przewodniki są również ... tabu (z powodu braku lepszego słowa). Zobacz zdjęcie poniżej - tylko na przykład (prawdopodobnie są lepsze przykłady, więc jeśli inny przykład jest lepszy do zilustrowania problemu lub odpowiedzi, pokaż i powiedz).

Moje pytanie brzmi: co jest nie tak z przewodem okrągłym / równoległym?

Ponadto, dla jasności, oto zdjęcie nielegalnego obwodu (według NEC):

Edytuj - w następstwie niektórych komentarzy poniżej, zdarzyło mi się zobaczyć wspomniany wyżej obwód LED. Obecnie mam jedną podobną płytkę drukowaną (trochę kiepski przykład, pokazany poniżej, ponieważ usprawiedliwieniem dla nie podłączania pierścieni może być to, że jest na drodze przewodnik), ale widziałem inną płytkę drukowaną bez wymówki, aby nie dokończyć pierścienia, więc zastanawiałem się, dlaczego to nie było połączone.

Obie konfiguracje doprowadzą energię do obciążeń.

Kiedy próbujesz dowiedzieć się, co jest „nielegalne” i dlaczego, musisz zrozumieć, jakie błędy należy zapobiec władzom. Jeśli masz szczęście, w odpowiednich standardach może znajdować się komentarz.

W Wielkiej Brytanii takie ustawienie okrągłego przewodnika nazywa się „Ring Main” i było aktywnie promowane do domowych przeróbek od późnych lat 40. XX wieku ze względu na niedobór miedzi i wysokie tempo budowy domów po II wojnie światowej. Posiadanie dwóch ścieżek z powrotem do skrzynki rozdzielczej pozwala lżejszym przewodnikom obsługiwać ten sam obszar, niż mógłby być obsługiwany przez ostrogi.

Reguły są takie, że przewód o średnicy 2,5 mm ² ma powierzchnię do 1000 stóp kwadratowych i ma oba końce zwrócone do panelu rozdzielczego, chronione bezpiecznikiem 30A. Każde gniazdo na ścianie, które jest częścią pierścienia, ma pętlę do wewnątrz i pętlę z 2,5 mm ² , połączone na zaciskach gniazda. Zauważ, że ostroga o średnicy 2,5 mm ² użyłaby bezpiecznika 22A.

Problem pojawia się, gdy ktoś wymienia gniazdo bez wkładania obu przewodów do zacisków lub przewodnik się zepsuje. Pętla jest teraz zerwana, a teraz mamy dwa ostrogi 2,5 mm ² , potrzebujące bezpiecznika 22 A do ochrony, ale mające bezpiecznik 30 A, bez widocznego braku powiadomienia nikogo .

Każde równoległe połączenie przewodów pozwala na wystąpienie tego rodzaju niewykrywalnego potencjalnego błędu przeciążenia. Niektóre organy regulacyjne zakazują tej praktyki, niektóre zezwalają na to.

Nawiasem mówiąc, ta ilustracja jest okropna. Pokazuje to z natury obwód prądu stałego ze stałymi obciążeniami prądu stałego, np. Diodami LED. Jest to szczególny przypadek użycia, w którym obwody pierścieniowe są całkowicie OK . Jednak z sieci prądu przemiennego ...

Jest to głównie dlatego, że kompleks pathing obwód sprawia obwody unmaintainable . Neutralny musi być tuż obok partnera gorący, głównie po to, by znaleźć cholerstwo . A jeśli usuniesz przewodnik, rzecz znajdująca się poniżej nie może zostać pobudzona skądinąd, ponieważ stanowi to zagrożenie bezpieczeństwa.

Powiązane, GFCI nie może działać, jeśli albo gorący, albo neutralny ma sposób na obejście GFCI.

Innym ważnym czynnikiem są prądy wirowe . Wszędzie, gdzie gorące i ich neutralne partnerki rozproszą się, powstaje między nimi pole magnetyczne, które indukcyjnie podgrzeje w nim metal. Nasze niższe napięcie sprawia, że ​​jest to ważniejszy czynnik, ponieważ przy połowie wieku mamy dwa razy większy prąd, a prąd jest tego przyczyną. Na przykład musimy „wyciąć” panele serwisowe, w których jeden obwód wchodzi na dwa różne przewody, aby działać jak laminacja (ponieważ rdzenie transformatora są laminowane).

Ogólnie rzecz biorąc, zbędne ścieżki się zrównoważą. Ogrzewanie indukcyjne nie jest bezpłatne, dodaje impedancji do tej trasy, więc elektryczność faworyzuje trasę, która jej nie tworzy.

Nie mamy obwodów pętli w stylu brytyjskim wracających do głównego panelu, ponieważ nieuchronnie niektóre głowy baraniny uderzyłyby każdą nogę pętli w inny przerywacz . Jest to szczególnie problem z powodu naszego systemu dwufazowego 120/240. Pozycja neutralna znajduje się w środku, a jeśli te dwa wyłączniki znajdują się na przeciwnych biegunach, masz nadzieję, że zadziała ochrona obwodu! Nawet jeśli są na tym samym biegunie, wyłączniki pozwolą 40 A do gniazd wymienionych tylko dla 20 A. Przewody mogą sobie z tym poradzić, ale gniazdka nie mogą - nie mają indywidualnych bezpieczników ani włączników / wyłączników, jak w Wielkiej Brytanii.

Pozwól, że pokażę ci jedną z możliwych ścieżek, którymi może podążać prąd, gdy górna dioda jest włączona: tutaj czerwone linie reprezentują ścieżkę prądu, a brzydki różowy pokrywa obszar, który będzie promieniował EMI.

Jeśli rezystancje drutów tworzących pętlę są niezrównoważone (często ma to miejsce, szczególnie przy wysokich częstotliwościach), schemat pętli może potencjalnie tworzyć ogromne anteny pętlowe, które będą promieniować o rząd wielkości więcej zakłóceń niż przewodniki, które gwarantują ścieżki prądowe blisko razem.

Twierdząc, że coś jest „nielegalne”, należy określić, która jurysdykcja jest omawiana. Wydaje się bardzo prawdopodobne, że taka praktyka jest „nielegalna” w Ameryce Północnej, gdzie stosowane są tylko „obwody rozgałęzione” (i oczekuje się, że zostaną wykryte).

Jednak w innych miejscach (zwłaszcza w Wielkiej Brytanii) „obwody pierścieniowe” są dość powszechne i spodziewane.

Przyczyną, dla której „przewody równoległe” lub „obwody pierścieniowe” są sprzeczne z krajowym kodeksem elektrycznym, jest to, że stwarza zagrożenie porażenia prądem elektrycznym dla wszystkich osób pracujących w obwodzie. Mogli odłączyć złącze w obwodzie, myśląc, że wszystko „poniżej” jest bezpieczne. Ale jeśli istnieje gdzieś obwód równoległy, nie ma możliwości sprawdzenia, czy obwód został rzeczywiście odłączony i zabezpieczony. Nie ma POJEDYNCZEJ ścieżki „pod prąd” dla prądu.

Ta sama zasada obowiązuje niezależnie od tego, czy mówisz o AC, czy o DC.

Podejrzewam, że to środek bezpieczeństwa. W Wielkiej Brytanii, gdzie sieci kablowe są powszechne w okablowaniu mieszkalnym, elektrycy i inni ludzie, którzy mogliby chcieć się wytykać za gniazdka, prawdopodobnie to rozumieją.

W Ameryce Północnej byłoby dziwnie znaleźć dom tak okablowany, a zatem byłby również nieoczekiwany. Osoby pracujące z okablowaniem domowym mogą myśleć, że odcięły zasilanie, odłączając jedną stronę obwodu, zapominając lub nie wiedząc, że jest inna ścieżka, a następnie zostać porażone prądem. Nieoczekiwane drugie połączenie staje się zagrożeniem bezpieczeństwa.

W przypadku obwodów prądu stałego, które nie mają zmieniających się prądów ani napięć, są one bardziej podatne na zakłócenia elektromagnetyczne, ponieważ mogą tworzyć znaczną antenę lub pętlę indukcyjną, ale prawdopodobnie nie będą promieniować dużo, jeśli są stałym prądem i napięciem, dlatego ustanawiają tylko statyczne pole magnetyczne. Ilość sprzężenia indukcyjnego lub EMI jest związana z obszarem otaczającym pętlę.

Obwody równoległe oferują niższy opór toru i nadmiarowość.

W przypadku wysokoprądowych obwodów zabezpieczonych powinno się go stosować wyłącznie do redundancji, a nie do współdzielenia prądu, ponieważ błąd na jednej ścieżce nie zostałby wykryty i może przekroczyć wartość znamionową prądu.

W przypadku niezabezpieczonych obwodów niskiego napięcia pętla jest w porządku, chyba że czynnikiem jest kontrola impedancji, a następnie stosuje się lokalne odsprzęganie do płaszczyzny uziemienia, aby zapobiec przesunięciu uziemienia i indukcyjności śledzenia mocy.

Na ryc. 1 otwarta pętla może być ściemniana na końcu, jeśli na przewodach występuje znaczny spadek napięcia, w przeciwnym razie nie ma różnicy.

Na rys. 2 obowiązują lokalne zasady bezpieczeństwa

edytuj Rysunek 1 zależy w dużym stopniu od całkowitego prądu i rezystancji kabla. Na przykład, jeśli całkowity prąd wynosił 5 A wokół budynku, przy Vs ~ = 12 V i wszystkich układach diod LED równolegle, wybór miernika kabli ma duży wpływ na tolerancję napięcia wokół pętli. Dlatego najlepszym rozwiązaniem może być najkrótsza ścieżka (pętla zamknięta). Pętla powinna być również zabezpieczona przed zmianą napięcia.

Jeśli chodzi o obwód na drugim rysunku, jeśli każdy drut na schemacie jest wystarczająco duży, aby bezpiecznie przenieść pełny prąd wymagany przez obciążenie, wówczas obwód nie stanowi zagrożenia pożarowego ani przeciążeniowego.

Rozważ ten obwód (1):

Tam, gdzie drut 1 wystarcza do oświetlenia lampy bez przegrzania.

Rozważ oddzielnie ten obwód (2):

Tam, gdzie drut 2 jest również odpowiedni, aby bez problemu zapalić lampę.

Teraz, zaczynając od obwodu 2, dodaj drut z obwodu 1:

Co dzieje się z prądem w przewodzie 2?

Prąd w przewodzie 2 nie może wzrosnąć, ponieważ żadna dodatkowa ścieżka nie jest dodawana między LINE i A, ani między B i LOAD. W rzeczywistości prąd spadnie, chociaż nie jest prawdopodobne, że zmniejszy się o połowę, chyba że rezystancja dwóch drutów przypadkowo się dopasuje.

Teraz, zaczynając od obwodu 1, dodaj drut z obwodu 2. Co stanie się z prądem w przewodzie 1? Zmniejszy się, chociaż - znowu - nie jest prawdopodobne, że zmniejszy się o połowę.

Cały prąd wymagany przez obciążenie zostanie podzielony między druty 1 i 2, w zależności od ich względnej rezystancji, ale żaden z drutów nie zostanie wezwany do przeniesienia więcej niż cały prąd. Ponieważ każdy drut może bezpiecznie przenosić cały prąd, nie ma zagrożenia przeciążeniem.

Jako kolejny eksperyment myślowy, zacznij od podłączenia obu drutów i stopniowo zwiększaj rezystancję drutu 2. Co dzieje się z prądem w przewodzie 1? Stopniowo zbliża się, ale nigdy nie przekracza prądu pełnego obciążenia. Zwiększ rezystancję drutu 2 do nieskończoności, odcinając go lub usuwając, a prąd w drucie 1 osiągnie dokładnie pełny prąd obciążenia.

Tak długo, jak warunek utrzymuje, że albo drut 1, albo drut 2 mogą bezpiecznie zasilać obciążenie, nie ma kombinacji asymetrycznej rezystancji, która spowoduje przeciążenie prądem w dowolnej części obwodu. Dlatego obwód na rysunku 2 nie stwarza zagrożenia przegrzaniem.