电源侧和接地侧开关的作用及区别

科技观察员

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了解接地侧开关的含义,以及它如何帮助系统的整体维护以及如何创建可预测的故障是必不可少的

电气系统发生故障并不罕见。事实上,在某些时候几乎可以保证失败。太多时候,我们只关注管理风险的一个要素:修复。设计要尽快维修和更换的系统,恢复全面运行。但是还有另一个经常被忽视的元素:设计电路从一开始就具有正确的故障类型。了解接地侧切换的结果有助于解决这种情况。

电源侧和接地侧开关在电路中的作用

电路总是由四个主要元素组成:

电源,有一个供应和一个回报(在交流和直流中都是如此)

按钮、开关和传感器等控制设备

导体,主要是电线

控制电路或分支中电流量的负载设备。

此列表中的最后一个组件,负载设备,是电源或接地侧切换对话中的主要考虑点。

顾名思义,电源侧开关将开关(控制)放置在负载侧靠近电源或负载之前。

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图 1. 遵循电源侧开关策略的电路原理图。开关更靠近电源的电源侧。

接地侧开关将控制设备放置在负载之后,或者更靠近地面。

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图 2. 遵循接地侧开关策略的电路原理图。开关更靠近电源的负极。在交流电路中,这可能是中性侧。

故障模式

取决于电路中发生短路的位置将决定响应。如果将电线放在负载之前并且它松动,如果建立了路径,结果将是直接从电源到接地短路。这条路径可能是即时的,或者它可能首先需要关闭一个联系人。

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图 3. 遵循电源侧开关策略的电路图。组件的放置与图 1 中的原理图相匹配。

无论何时发生,一旦发生,电流都会出现巨大的尖峰,这将导致保险丝熔断或断路器跳闸。正是出于这个原因,才使用这些安全装置。

如果在负载设备之后电线松动,仍然会有对地短路,但现在必须有电流流过负载设备,所以它会像锁住一样立即打开。这不会导致电流过大,因为断路器和保险丝通常应该允许大量电流流动,以使该负载设备处于活动状态。

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图 4. 遵循接地侧开关策略的电路图。组件的放置与图 2 中的原理图相匹配。

打开负载不会被视为“异常”行为。虽然和以前一样,故障可能是瞬间的,也可能导致触点先关闭。

为什么这有关系?

我们必须首先确定在发生故障时应该发生什么,以便确定要使用的正确切换类型。熔断的保险丝或断路器会导致整个电路关闭,因此该保险丝/断路器提供的任何负载设备都不会工作,直到问题得到解决。如果存在安全风险,例如可能失控并伤害人员的机器,则最好在出现问题时关闭所有设备。当控制设备放置在电源侧时,会有更多的电线,因此更有可能出现故障点,从而导致直接对地短路。

另一方面,负载设备可能是警报器或红色指示灯。在此处发生故障的情况下,最好将其锁定为通电。然后可以立即注意到并解决问题。

如果过电流导致断路器跳闸并且警报指示灯无法响起,则可能要等到以后才注意到故障。控制设备靠近接地的接地侧切换在负载后放置更多的电线,因此负载后更容易发生连接故障。

有时负载设备可能是一件医疗设备(医疗或紧急车辆应用)。对于许多设备,最好让设备简单地保持通电运行,直到问题得到解决。替代方案可能意味着整个电路在修复之前被禁用,这可能是灾难性的。想象一下,在前往医院的救护车上,一根断线烧断了生命支持设备的保险丝。显然,优选的情况是保持设备运行,即使是浪费的,直到行程结束并且问题得到解决。

交流应用中的电源和接地侧开关

也许电源和接地的术语在直流应用中最常见,但这个概念仍然适用于交流。

想象一个住宅 110 伏交流电灯电路。通常,开关放置在灯的“热”侧,进入灯具的黑线要么被供电,要么被切断。如果开关关闭,则可以更换夹具,而不必担心电线意外短路。

但是,如果必须更换开关,则必须格外小心,不要造成短路,否则断路器会跳闸(实际上,在电路上工作之前应该关闭断路器)。来自热线的能量直接提供给这个开关,因此将这条线或中性线接触到任何接地组件都会绕过灯具并产生火花和短路。

现在考虑将开关移动到灯具的中性侧,即白线。显然,您仍然应该断开断路器的电源,但如果不这样做,故障可能不会那么危险。如果连接到开关的任何一根电线意外接触地面,它会在到达地面的途中穿过灯具,因此灯会亮起。您可以看到该错误并立即移除电线,但不必担心危险的火花或过大的电流。

再一次,这只是一个例子——在拆卸和更换组件之前,您应该始终确保任何电路中的情况安全。但是,这种情况确实显示了交流应用中电源和接地切换之间的差异。

控制设备是否需要电源或接地开关?

电源和接地切换之间的区别在于控制设备的位置,分别靠近电源或接地。电源切换更有可能导致断路器或熔断器跳闸。接地切换将更有可能导致负载设备锁定在通电状态。

不能绝对保证在失败的情况下会看到这些结果,但至少我们可以左右摇摆。

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