Zakaj tok vstopi v tla
Zakaj električni tok vstopi v zemljo? Toda tega vprašanja ni mogoče nasloviti na vsa električna vezja, zato ga nekoliko zakomplicirajmo. V katerih primerih in zakaj gre tok na zemljo?
Začnimo s preprostim primerom. Zagotovo je vsak od nas moral opazovati takšen naravni pojav, kot je strela. Strela — ni nič drugega kot kratek tok, ki pusti v tleh nevihtni oblak. Zakaj se to dogaja?
Iz šolskega tečaja fizike je znano:
1 — da se naboji nasprotnih predznakov med seboj privlačijo;
2 - smer toka v prevodniku se vzame kot smer, ki je nasprotna smeri gibanja negativno nabitih delcev - elektronov (za ionizirane pline ali elektrolite - nasprotno smeri gibanja negativnih ionov in za polprevodnike - nasprotno smer gibanja «lukenj").
Torej, glede strele lahko rečemo, da ko je nevihtni oblak pozitivno nabit, površina tal pod oblakom pa negativno nabita (se zgodi ravno nasprotno! Glej sliko), pod določenimi pogoji (temperatura, tlak, vlažnost) , v atmosferi pride do preboja zraka, ko elektroni iz tal planijo v pozitivno nabit nevihtni oblak, kar pomeni, da v tem posebnem primeru tok res "gre v zemljo" preprosto zato, ker se privlačijo naboji nasprotnih predznakov.
Ponovno polnjenje kondenzator, njegova negativno nabita plošča pa naj simbolizira zemljo in njen pozitivno nabit nevihtni oblak. Zaprite sponke z izvijačem - spravite tok, "ki gre v zemljo" - miniaturni analog strele iz oblaka - v zemljo. Če bi bil naboj na tleh enak naboju na nevihtnem oblaku (analogija - izpraznjen kondenzator), potem do izpraznitve ne bi prišlo in tok "ne bi šel v zemljo".
Pogovoriva se zdaj na električnih omrežjih z izmeničnim tokomki se uporabljajo v večini industrij, v zgradbah, kjer ljudje delajo, pa tudi v naših domovih za oskrbo z električno energijo v gospodinjstvih.To so tako imenovana »ozemljena nevtralna omrežja«.
Nevtralno, v zvezi s temi omrežji, nujno pomeni ozemljeno sponko sekundarnega navitja industrijski trifazni transformator (stoji na trafopostaji), iz katere naša stanovanja dobijo enakih 220 voltov na fazo na izhodu.
Žica, povezana s trdno ozemljeno nevtralnostjo, se imenuje «PEN». Fazni vodniki so pravzaprav nasprotni priključki danega trifaznega navitja, katerega "nevtralna točka" je ozemljena v skladu z varnostnimi zahtevami - to je sprejet standard v elektrotehniki.
Kaj se zgodi, če ena od faznih žic po nesreči pride v stik s prevodnim telesom neke naprave, če je to telo povezano z žico PEN?
Tokokrog faznega ohišja-prevodnika se bo zaprl KHIMILKA (priključen na ozemljitev in na nevtralnost transformatorja v transformatorski postaji), bi morala v tem primeru delovati zaščitna naprava, ki je praviloma vgrajena v vseh vestno načrtovanih električnih omrežjih. Ali lahko rečemo, da je v tem primeru "tok prodrl v tla"? Samo pogojno, če ozemljitev imenujete mesto povezave z ozemljitvijo nevtralnega izhoda transformatorja v transformatorski postaji.
Kaj pa, če žice PEN praktično ni in se namesto nje uporablja lokalna ozemljitev, grobo rečeno kovinski zatič ali vezje, vstavljeno v ozemljitev? Kaj potem?
V podobni situaciji, ko faza udari v ohišje, bo tok hitel do istega terminala transformatorja, ozemljenega v transformatorski postaji, in ta tok bo tekel naravnost skozi zemljo, dobesedno skozi zemljo, in utiral pot najmanjšega upora od lokalne zemlje na ozemljene vodnike, priključene na isto postajo nevtralno.
V tem primeru bo tok dejansko zapustil fazo do zemlje, vendar bo zemlja služila le kot prevodnik, saj bo v praksi tok usmerjen v nevtralno transformatorja daleč stran v transformatorski postaji in ta tok bo tekel skozi zemljo samo zato, ker je ta nevtralni tok ozemljen, to pomeni, da bo tok v tem primeru prisiljen "vstopiti v zemljo" v iskanju poti najmanjšega upora.
Poglej tudi: Delovanje električnega toka: toplotno, kemično, magnetno, svetlobno in mehansko