AA
A A A
Opastus ja palaute
liity jäseneksi!

 /   /  /  / Maadoitus

Maadoitus

18 Vastausta 9 307 Lukukertaa
Lemmikkieläin puraisi sähköjohdon poikki, minkä tiimoilta aloin ensimmäistä kertaa sitten kouluaikojen miettiä sähkön virtaamissa johdoissa. Eikös pistorasian toinen reikä ole jännitteellinen ja toinen johda maahan tai vesiputkeen tms., jossa ei ole jännitettä? Ja tämä jännitteiden välinen ero saa aikaiseksi sähkövirran, joka on siis elektronien liikettä johtimissa?

Mikäli edellä kuvattu pitää paikkansa, niin aloin miettiä, minkälaista sähköistä toimintaa tapahtuu maadoituskohdasta eteenpäin. Edelleen muistelin, että sähkövirta kulkee melkein valon nopeudella, niin mihin asti tämä nopeasti kulkeva sähkövirta sitten maadoituksen jälkeen yltää, kun virtapiiri sulkeutuu ja sähkö alkaa virrata? Pörräävätkö elektronit kauakanakin maadoituskohdasta kun virta kulkee maassa aina ulommaksi kohti seuraavaa nollajännitekohtaa vai "nollautuuko" virta jotenkin jo maadoituskohdassa tai aivan sen läheisyydessä?

Vai onko koko vaihtovirtajärjestelmän hahmottamisessani joku perustavanlaatuinen vika???

Kiitoksia jo etukäteen, jos joku asiasta tietävä vaivautuu selittämään asian!

Tietysti virta palautuu

sinne mistä se sai alkunsa, elikkä voimalaitokselle (-sille), joka on kytketty siihen verkkoon, joka tuottaa sinulle sähköä.

Virta palautuu aina niin kauas kunnes löytää toimittajansa. Mahdollisesti sotkeutuu muihin toimittajiin, jos lähempänä on suurempi tarvitsija, mutta kokonaissummaksi jää vakio. Suomeksi sanottuna virtapiiri sulkeutuu maan kautta aivan yhtä pätevästi (taikka jopa paremmin) kuin johtimen kautta.

Elektronit eivät sen sijaan varsinaisesti liiku vaihtovirrassa, ne vain heiluvat edestakaisin 50 Hz:n taajuudella.

Tietysti jos maata ryhtyy lähemmin tarkastelemaan johtimena ja sitä miten virta siellä liikkuu, niin varmasti on löydettävissä tiettyjä polkuja, joita pitkin se pääasiassa kulkeutuu. Ja se riippuu tietysti toimittajista ja kuluttajista ja niiden koosta.

(Joku mahdollisesti tietää tarkemmin....)

maadoitus

Nykyisin käytössä olevassa kolmivaiheverkossa on kolme vaihejohdinta ja yksi yhteinen nollajohto. Nollajohto on kaikkien vaiheiden yhteinen paluujohto takaisin voimalaitokselle. Mikäli vaiheiden kuormitus on yhtäsuuri, ei nollajohdossa pitäisi kulkea virtaa.

Lisäksi sähköverkossa on usein ns. suojamaa. Kaksijohtimisissa järjestelmissä suojamaa on kytketty nollajohtoon. Usein suojamaa on jossain kohtaa verkkoa maadoitettu eli siitä kulkee johdin maaperään. Sen sijaan en suosittelisi suojamaan tai nollajohdon kytkemistä esim. patterin vesijohtoon. Suojamaan tehtävä on vikatilanteissa ja väärin kytkentöjen tapahtuessa johtaa jännite maihin ja jos se tapahtuu jonkun vesijohdon kautta saattavat talon vesipatterin yllättäen muuttua jännitteellisiksi jossain vikatilanteessa.

ei nollajohdossa pitäisi kulkea virtaa.

"ei nollajohdossa pitäisi kulkea virtaa. "
Ei ainakaan ihan laitoksen päässä, jos oikein ymmärsin. Eikös perinteisissä sähkövempeleissä ole vaihe (ruskea), nolla (sininen) ja suojamaa (kevi). Kyllä se sinne toiseen porseen nenäreikään virta kovasti tykkää mennä myös nollaa pitkin, koska näissähän ei ole merkitystä kuinka päin nolla ja vaihe kytketään. Vain ymmärsinkö johdon ja johtimen käsitteen tässä nyt väärin, taisin ymmärtää.

ei nollajohdossa pitäisi kulkea virtaa

Jos vaihejohdoissa on symmetrinen kuormitus, niin nollajohdossa ei pitäisi kulkea virtaa. Jos taas jossain vaiheessa on enemmän kuormaa kuin muissa, nollajohdossa kulkee virta.

Just

Tasaisella kuormalla 0-johdossa ei kulje virtaa.

Jos kuorma on kolmiossa (vaiheiden välissä) on 0-johto tarpeeton.

jännite

Tosta tähti/kolmio-kytkennästä tuli mieleeni, että vaiheen jännite maata vasten on 230 volttia ja vaiheiden välinen jännite 390 V. Eli nollajohtoa tarvitaan mikäli halutaan saada 230:n jännite, mikä on yleisimmin käytetty.

Sähvön virtaus.

Töpselin toinen johdin on jännitteinen ja toinen lähes jännitteetön. Tyypillisesti se 0-johdin viedään viimeiselle jakelumuuntajalle ja maadoitetaan siellä. Ei sitä "paluusähköä" päästetä seikkailemaan minne sattuu. Ja sieltä jakelumuuntajalta lähtee itseasiassa 3 vaihetta, joissa kussakin on se 220V nollaa vasten ja 380V toisiaan vastaan. Jos kaikkia vaiheita kuormiteaan saman verran ei "paluusähköä" jää ollenkaan, 0-johdin on virraton. Katsopa isoja avojohtoja, ei siellä ole kuin ne 3 vaihetta, 0 johtoa ei ole ollenkaan. Sillä tasolla kunkin vaiheen kuorma on suunnilleen sama.

Suojamaadoitus on sitten toinen tarina. Siellä laitteen runkoon tms. tuodaan kolmas johto, joka on sitten pultattu maihin niin lujasti kuin voidaan. Maadoitus voi olla vesijohtoverkkoon, ukkosenjohattimeen tai ... Eli kun runkoon pääsee vaihe, niin se menee suojamaan kautta oikosulkuun, räsähtää ja proppu palaa.

Sähkö kaapelissa on elektronien liikettä. Elektronit sinänsä liikkuvat melko hitaasti. Valon nopeudella tapahtuu vain ilmiön käynnistäminen. Kun väännät nappulasta, siinä ei kauan mene, kun elektonit lähtivät liikkeelle tass koko johto silmukassa. Elektroneja on koko ajan koko johtimessa. Vesijohto toimii samoin. Avaa kraana ja vesi lähtee liikkeelle vesitornista asti.

Vaihtovirtaa ja tasavirtaa voi verrata sahaukseen. Pokasahalla vedellään edestakaisin. Sirkkelillä ainasamaan suuntaan. Kummallakin tavalla halko katkeaa.

"Paluusähkö"

Kiitos vastauksista!

Moni asia selveni, mutta maallikko jäi kuitenkin miettimään vielä paria asiaa. Jos "paluusähkö" maadoitetaan viimeisellä jakelumuuntajalla maahan, miten sähkövirta löytää tiensä takaisin voimalaitokselle? Ja miksi juuri sinne, eikä vaan satunnaisesti harhailemaan maan uumeniin?

Tai jos ymmärsin "Kolmivaiheen" vastauksesta oikein, niin 0-johdin palaisi voimalaitokselle asti takaisin. Miten tällöin nollajohtimen lopussa voi säilyä 0-jännite? Jos virta kulkee johdinta pitkin voimalaitokselle paikkaan X, niin eikö kyseisessä paikassa ole sen jälkeen sama jännite, kuin muuallakin piirissä? Ja jos jännite eroa ei ole, niin virtakaan ei kulje. Eli nollajännitekohta karkaa jotenkin mun ajatuksissa aina vaan eteenpäin; tuntuu, että sen pitäis juosta virtaa loputtomasti karkuun (maassa tai johtimissa), jotta jännite-ERO säilyisi.

Tän joutuu näköjään vääntään rautalangasta ei-fyysikolle, mutta kiva jos joku jaksaa vielä selittää.

Seuraavaksi U=RI ja Kirchoffin 2 lakia

Otetaan hieman tarkemmin. "Paluusähkö" on oikeastaan paluu virta.

Sähköä ei sähköverkossa kerry minnekään. Sähkö vain kiertää aina jonkin silmukan. Siis ne 2 johtoa tarvitaan, koska toista pitkin sähkö tulee ja toista menee. Tyypillisessä yksinkertaisessa silmukassa meillä jännitelähde (paristo, generaattori tai vaikka muuntajan toisio), josta menee 2 johtoa kuluttavaan laitteeseen (vaikkapa, polttimoon tai veden keittimeen) Kummankaan johdon ei tartte olla maadoitettu mihinkään, kuten taskulampusta hyvin tiedämme.

Kunnon järjestelmissä, johdot johtavat niin hyvin, että kussakin johtimessa on lähes sama jännite. Esimerkiksi 4,5 Vn pariston toisessa navassa on vaikkapa 0V ja toisessa +4,5. Just samat jännitteet ovat siis myös lampun navoissa. Eikä se riipu välissä olevien johtojen pittuksistsa (kuin mitättömän vähän). Eli lampun yli on 4,5V ja se saa virran kulkemaan lapun lävitse.

Potentiaali ja jännite, molempia mitataan Voltein, ensimmäinen on jännitetaso, toinen jännite-ero jota arkikielessä jännitteeksi sanotaan. Sähköpatterissa voitaiin hyvin sanoa, että toisen navan potentiaali maahan on 100V ja toisen 104,5V ja jännite(ero) on edelleen 4,5V. Jos toinen johdin on maissa (niinkuin metallikuorisen taskulampun usein on), sen potentiaali on 0V maahan nähden. Toinen on sitten +tai-4,5V. Huomaa, sähkövirran kiertämiseen ei vaikuta mitään, jos silmukka on 1stä kohtaa maissa!

Samoin muuntajalta tulevassa silmukassa on ihan sama mistä kohtaa sen 0-johtimen maadoittaa vai eikö mistään. Sähkö kiertää siinä silmukassa, toisessa johdossa on 220V siihen toiseen nähden.
Koska samasta muuntajasta lähtee silmukka vaikka kuinka moneen lamppuun, ei haluta maadoittaa jokaisen lampun luona, maadoitusten välillä kulkisi pieniä virtoja, joska johtimet eivät sittenkkään ole aivan ideaalisia.

3-vaihe vaihtovirtaverkossa, kolmen vaiheen jännitteiden summa on joka hetki nolla! Jos kussakin vaiheessa on yhtä suuri kuorma, niin vaiheiden ottamien virtojen summakin on joka hetki 0! Eli, jos meillä on 3 yhtä suurta lamppua, yksi kussakin vaiheessa, niin näissä kolmessa silmukassa on virtojen summa joka hetki 0. Koska silmukoiden 0-johto voi olla yhteinen, niin siinä kulkisi se summavirta, joka kuitenkin on 0!

Lyhyt ja yksinkertainen vastaus.

Taisin eilen vastata turhan vaikeasti.

Sähköverkon sähkö kiertää aina silmukassa. Tavallaan kukin sähkölamppu on johdoillaan suoraan kiinni generaattorin navoissa. Sähkövirta tulee toista johtoa ja menee toista johtoa pitkin.

Välillä siellä on muutama muuntaja, joilla vain generaattorin jännite nostetaan tai lasketaan. Nostetaan siirrossa mahdollisimman korkeaksi siirtohäviöiden minimoimiseksi. Lasketaan kuluttajan laitteille sopiviksi. Mutta olennaisesti joka lamppu on suoraan generaattorin navoissa.

Maadoittaa niitä siirtojohtoja ei tarttis ollenkaan. Sähkövirta kiertäis ihan hyvin generaattorista lampun napaan ja lampun toisesta navasta takaisin generaattorin toiseen napaan.

Maadoittamisella ei olemitään tekemistä varsinaisen sähkön riirron kanssa. Se on suojausta varten. Kun toinen johdin on maassa kiinni, siitä ei voi saada sähköiskua. Myös ukkonen pääsee paremmin maihin.

Kun se virtasilmukka kytketään YHDESTÄ pisteestä maihin, se ei vaikuta sähkön siirtoon mitenkään. Ei se sähkö virtaa siitä maadoituskohdasta minnekään, kun ei ole paluujohdinta.

Jos virtasilmukan 0-johdin maadoitetaan useasta kohtaa, niin maadoituskohtien välillä voi virrata sähköä 0-johtimen rinnalla, koska 0-johdin ei ole ideaalisen johtava.

Mutta

Jos kerran ei tarvitsisi ollenkaan maadoittaa, niin jos generaattorin kumpaakaan / mitään napaa ei maadoitettaisi maahan, niin silloin ei saataisi sähköiskuja ollenkaan. Miksi siis maadoitetaan ?

Toisena aprikointina on salama, sillä mihin sen virtapiiri sulkeutuu maasta ?

No niin

Nythän ne yleisen fysiikan tuntien opit alkavat palautua mieleen. Voimalaitoksen generaattorissa aiheutetaan jatkuvasti muuttuvat (vaihtovirta) jännite-erot napojen välille ja koko sähköverkosto on tätä yhtä suurta silmukkaa. Tää silmukkajuttu multa oli vaipunut kokonaan unohduksiin.

Ja meneekö jatkokin nyt oikein:
Jos tarraa kiinni jännitteelliseen johtoon, saa sähköiskun, koska sähkö pääsee virtaamaan ihmisen lävitse eteenpäin. Mihin se tällöin muuten virtaa? Millä tavoin silmukka silloin sulkeutuu? Mutta jos esim. jaloissa olisi kokonaan sähköä johtamattomat jalkineet, sähkäri jäisi vain hetken kestäväksi (vai tulisiko sitä ollenkaan?), koska sähkö ei pääsisi virtaamaan ihmisen kautta edelleen eteenpäin?

Ja että jos virtapiiri on suljettu, niin silloin nollajohtoonkin tarraamalla saa samat sähkärit, koska siinä kulkee tuolloin täysin sama virta, kuin jännitteellisessäkin johdossa?

Sähkönsiirron kannalta silmukkakuvio on mielestäni helppo tajuta, mutta edelleenkin on vaikea hahmottaa sitä, miksi nollajohdosta ei saa sähköiskua, jos virtapiiri on avoin (vaikka se onkin maahan kytketty). Eikös kuitenkin nollajohtoonkin generaattorista käsin lähde samalla tavoin jännite-eroja jatkuvasti liikenteeseen, kuin jännitteelliseen johtoon. Onko niin, että maadotus on aina suoritettu hyvin pian generaattorista lähdön jälkeen, jolloin jännite-erot jäävät pelaamaan pelkästään sille välille (generaattorin napa <-> maa), kun virtapiiri on muualta avoin. Ja näin ollen muualta nollajohtoa kosketettaessa ei sähkövirtaa kulkisi, jos virtapiiri on avoin?

Hetken asiat tuntuivat jo täysin selviltä, mutta jotenkin tästä sai taas väännettyä itselleen vaikean. Kiitos Simppelton kärsivällisyydestä...

Sähköisku

Jos koskee vaihejohtimeen, muodostuu virtapiiri vaiheesta ihmisen kautta maahan. Sähköverkon nolla on maadoitettu useasta pisteestä ja tuon onnettoman kautta kulkeva virta palautuu noihin pisteisiin jakautuneena koko maaperään, maahan on pallo.
Maasta eristettynä iskua ei saa, virtapiiri ei sulkeudu. Pientä kutinaa voi tuntua koska ihmisen ja maan välillä on pieni kapasitanssi.
Maadoitetusta nollajohdosta, virrallisesta tai virrattomasta, ei saa iskua: sen jännite on nolla.

Salaman iskussa on purkautuu ukkospilvien ja maan välinen sähkövaraus. Tuon voi ajatella vaikka generaattorina, jossa tapahtuu läpilyönti.

Melkein oikein!

Jos tarraa jänitteelliseen johtoon saa iskun, jos ei ole kumisaappaat jalassa kumihanskat kädessä. Oikein.

Jännite on syy ja virta seuraus. Ja virta tappa, ei jännite. Pienikin jännite tappaa, jos ihminen johtaa hyvin. 60 V jännite on tappanut hitsarin joka hikisenä ilman paitaa hitsasi teräsputken sisällä. Iso jännite ei tarvitse niin hyvää johtavuuttakaan. Noi 110 kVn johdot hyppäävät metrinkin yli ja tappavat. Ja salamanhan tietää jokainen.

Ei, 0-johdosta ei saa sähkäriä kuin enintään mitättömät. 0-johto on maadoitettu sieltä syöttävästä päästä ja siinä kulkeva virta voi nostaa sen jännitettä kotona enintään Voltin kymmenysosia. Ja niin pieni jännite ei saa ihmisen läpi paljon virtaa kulkemaan, vaikka seisoisi paljain jaloin tiskipöydällä kuoritu 0-johto kädessä.

Ei se johdossa kulkeva virta tapa, se vaan kulkee siellä. Se johdossa oleva jännite maata vasten ja siitä jännitteestä aiheutava virta ihmisen läpi tappaa.

0-johtoon EI lähde mitään jännite-eroja (maata vastaan) se on maissa. Vaiheessa on 220V 0-johtoon nähden ja myös maahan, kun 0-johto on maissa.

Aika vähän vielä oikein...

...eli selvennetään nyt sitten vielä perusasioita. Sähköverkon toinen pää ei siis päädykään generaattorin toiseen napaan vaan se päätyy maahan? Vai että se päätyy siihen napaan, mutta kulkee ennen sinne päätymistään maan läpi? Vai mitä kohtaa tässä tapauksessa tarkoittaa syöttävä pää, kun kysymyksessä on vaihtovirta?

Siinähän se oli...

...selvällä suomen kielellä, kun luki vain vastaukset uudemman kerran. Joskus luetun ymmärtäminen on näköjään yllättävän vaikeaa. Mutta kiitos vielä kerran Simppelton vastauksistasi (+muutkin kirjoittajat). Nyt ainakin seuraavalla kerralla tietää, miksi kanille kävi jotenkin tai toivottavasti ei käynyt mitenkään, jos menee vielä johtoja pureskelemaan...

Maasta vielä...

maata käytetään sen johdosta, että säästetään yksi johdin ja toisaalta saadaan suojamaa samaan hintaan (salaman iskuja varten), sekä toisaalta sen vahvuuden johdosta (erillisellä johtimellahan olisi jokin paksuuden rajoittama vastus)... jo aikoinaan lennätinkaapeleitakin vedettiin vain yksi, koska virtapiiri saatiin sulkeutumaan maan kautta.

Jos maadoitus on huono, niin maaresistanssi nousee... ja se ei ole hyvä asia. Huomattava tässäkin on se, että maaresistanssia aiheuttaa huono maadoitus taikka paikallinen maalaji, eikä se että maa(pallo) itsessään olisi huono johdin:

Lainauksia:

"Sähköasemien runkomaadoituksen muodostaa maadoitusruudukko. Sähköaseman maadoitusverkko on yhteydessä voimalaitoksen maadoitukseen, josta maadoitus jatkuu betoniteräksellä satoja metrejä yläaltaan pohjassa tai maapadon sisällä.

Maadoituksen on kyettävä vikatilanteessa estämään liian suurien kosketus- ja askeljännitteiden esiintyminen sähköaseman alueella. Lisäksi maadoituksen on rajoitettava salamaniskujen ja kytkentäylijännitteiden aiheuttamat mittaus- ja ohjauspiireihin siirtyvät ylijännitteet kohtuullisiksi. Maadoituksen ollessa osin maan alla ei sen kunnosta saa silmämäärin luotettavaa kuvaa, vaan kunto on todettava mittaamalla."

"In industrial applications and among professional electrical workers, however, the ground resistance is a more serious issue. The ground system is intended to provide a safe, zero volt baseline for the electrical distribution in a building or in outside electrical equipment. If the ground resistance is low, the ground system can be counted on to remain very close to zero volts. If the ground reistance is too high, anything bonded to the ground system can potentially be elevated to hazardous voltages in the event of a ground fault or other accident."

Linkki maaresitanssin mittaamiseen jms. asioihin:

http://www.dranetz-bmi.com/pdf/groundprinciples.pdf

maadoitus

Miten maadoitetaan mökillä kaksinapainen johto jos ei ole kolminapaista ns.vino kuorma?
 /   /  /  / Maadoitus

Asiantuntijat

  • SincityNaisille ja pariskunnille sunnattu intiimituotteiden erik...

Keskusteluhaku

Laaja haku



Lisää keskusteluja aiheesta

Facebookissa suositeltua

Tietoa mainosten kohdentamisesta