Что не так с параллельными проводниками?

Что касается систем переменного тока (например, для дома и тому подобное), круговой путь называется параллельным проводником. Это незаконно (согласно разделу 310 NEC), за исключением определенных обстоятельств. Но я заметил, что с цепями постоянного тока круглые проводники также ... табу (из-за отсутствия лучшего слова). См. Рисунок ниже - только для примера (возможно, есть лучшие примеры, поэтому, если другой пример лучше иллюстрирует проблему или ответ, пожалуйста, покажите и расскажите).

Мой вопрос (ы) в основном, что не так с круглым / параллельным проводником?

Кроме того, просто для ясности, вот изображение нелегальной схемы (согласно NEC):

Редактировать - как продолжение некоторых комментариев ниже, я случайно увидел светодиодную схему, упомянутую выше. В настоящее время у меня есть одна подобная печатная плата (что-то вроде плохого примера, показанного ниже, потому что оправдание для того, чтобы не соединять кольца, может быть в том, что на пути есть проводник), но я видел другую печатную плату без какого-либо оправдания за то, что не завершили кольцо, поэтому я удивился, почему это не было связано.

Обе конфигурации будут проводить питание к нагрузкам.

Когда вы пытаетесь выяснить, что является «незаконным» и почему, вы должны понимать, какие условия отказа власти пытаются предотвратить. Там может быть комментарий в соответствующих стандартах, если вам повезет.

В Великобритании такое устройство круглого провода называется «Кольцевой магистралью», и с конца 1940-х годов оно активно продвигалось для внутренней проводки из-за нехватки меди и высоких темпов строительства домов после Второй мировой войны. Два пути назад к распределительной коробке позволяют более легким проводникам обслуживать ту же площадь, что и шпоры.

Согласно правилам, проводник 2,5 мм ² обслуживает площадь до 1000 кв. Футов, и оба конца возвращаются к распределительной панели, защищенной предохранителем на 30 А. Каждое гнездо на стене, являющееся частью кольца, имеет вход и выход 2,5 мм ² , подключенные к клеммам разъема. Обратите внимание, что в ответвлении 2,5 мм ² будет использоваться предохранитель на 22 А.

Проблема возникает, если кто-то заменяет розетку, не вставляя оба провода в клеммы, или проводник каким-то образом обрывается. Теперь петля разорвана, и теперь у нас есть два ответвления по 2,5 мм ² , которым нужен предохранитель на 22 А для защиты, но с предохранителем на 30 А, без видимой неспособности кого-либо предупредить .

Любое распараллеливание проводов позволяет обнаруживать такую ​​потенциальную ошибку перегрузки. Некоторые регулирующие органы запрещают эту практику, некоторые разрешают.

Кстати, эта иллюстрация ужасна. Он показывает постоянную цепь постоянного тока с постоянными нагрузками постоянного тока, например светодиодами. И это особый случай, когда кольцевые цепи полностью исправны . Однако с сетью переменного тока ...

Это происходит главным образом потому, что сложная трассировка цепей делает схемы неуправляемыми . Нейтральный должен быть прямо рядом с его партнером горячим, в основном, чтобы вы могли найти эту чертову вещь . И если вы удалите проводник, то находящееся ниже по течению устройство не сможет получать питание откуда-то еще, потому что это угроза безопасности.

В связи с этим, GFCI не может работать, если горячий или нейтральный способ обойти GFCI.

Другой важный фактор - вихревые токи . Везде, где разносятся крики и их нейтральные партнеры, между ними создается магнитное поле, которое индуктивно нагревает все металлические предметы внутри него. Наше более низкое напряжение делает его более важным фактором, так как с половиной напряжения у нас в два раза больше тока, и ток является причиной этого. Например, мы должны «надрезать» сервисные панели, где одна цепь входит в два разных канала, чтобы выполнять функцию ламинирования (так как сердечники трансформатора ламинированы).

Теперь, как правило, избыточные пути будут уравновешиваться. Индуктивное отопление не является бесплатным, оно добавляет сопротивление этому маршруту, поэтому электричество будет благоприятствовать маршруту, который его не создает.

У нас нет петлевых схем в британском стиле, возвращающихся на главную панель, потому что неизбежно, что какая-то голова баранины пробьет каждую ногу петли в другой прерыватель . И это особенно проблематично из-за нашей двухфазной системы 120/240. Нейтраль находится посередине, и если эти два выключателя находятся на противоположных полюсах, вы надеетесь, что защита цепи сработает! Даже если они находятся на одном и том же полюсе, автоматические выключатели пропустят 40А в розетки, указанные только для 20А. Провода могут быть в состоянии справиться с этим, но розетки не могут - у них нет индивидуальных предохранителей или выключателей, как в Великобритании.

Позвольте мне показать вам один из возможных путей, по которым ток может идти при включенном верхнем диоде: здесь красные линии представляют путь тока, а уродливый розовый цвет покрывает область, которая будет излучать ЭМП.

Если сопротивления проводов, образующих петлю, несбалансированы (это часто имеет место, особенно на высоких частотах), петлевая схема может сформировать огромные рамочные антенны, которые будут излучать на несколько порядков больше помех, чем проводники, которые гарантируют прохождение тока. близко друг к другу.

Когда утверждается, что что-то «незаконно», необходимо указать, какая юрисдикция обсуждается. Кажется весьма вероятным, что эта практика является «незаконной» в Северной Америке, где используются только «ответвительные цепи» (и ожидается, что она будет найдена).

Однако в других местах (особенно в Великобритании) «кольцевые схемы» довольно распространены и ожидаемы.

Причина, по которой «параллельные проводники» или «кольцевые цепи» противоречат Национальному электротехническому кодексу, заключается в том, что он представляет опасность поражения электрическим током для всех, кто работает в цепи. Они могли отсоединить соединение в цепи, думая, что все «вниз по течению» безопасно. Но если где-то есть параллельная цепь, то нет никакого способа узнать, действительно ли цепь была отключена и сделана безопасной. Нет единого «нисходящего» пути для тока.

Тот же принцип применим, говорите ли вы о AC или DC.

Я подозреваю, что это мера безопасности. В Великобритании, где кольцевая сеть является обычной для жилой электропроводки, электрики и другие люди, которые могут нуждаться в том, чтобы ковыряться за их розетками, вероятно, понимают это.

В Северной Америке было бы странно найти дом, подключенный таким образом, и, следовательно, также было бы неожиданным. Люди, работающие с домашней электропроводкой, могут подумать, что они отключили электричество, отсоединив одну сторону цепи, забыв или не зная, что есть другой путь, и затем подвергаясь поражению электрическим током. Здесь неожиданное второе соединение становится угрозой безопасности.

Для цепей постоянного тока, которые не имеют изменяющихся токов или напряжений, они более восприимчивы к электромагнитным помехам, поскольку они могут образовывать существенную антенну или индуктивную петлю, но вряд ли будут излучать много, если они имеют постоянный ток и напряжение, поэтому они устанавливают только статическое магнитное поле. Количество индуктивной связи или EMI связано с областью, которая окружает петлю.

Параллельные цепи предлагают меньшее сопротивление пути и избыточность.

Для цепей, защищенных от сильного тока, его следует использовать только для резервирования, а не для зависимости от распределения тока, поскольку неисправность в одном тракте останется незамеченной и может превысить номинальный ток.

Для низковольтных незащищенных цепей петля вполне исправна, если только управление импедансом не является фактором, тогда для предотвращения смещения заземления и индуктивности трассы мощности используется локальное развязывание с заземлением.

На рис. 1 разомкнутый контур может быть тусклым на конце, если на проводниках имеется значительное падение напряжения, иначе разницы нет.

На рисунке 2 применяются местные правила безопасности

править Рисунок 1 сильно зависит от общего тока и сопротивления кабеля. Например, если суммарный ток составлял 5 А вокруг здания, когда Vs ~ = 12 В и все светодиодные матрицы параллельны, выбор кабельного датчика сильно влияет на допуск напряжения вокруг контура. Таким образом, решение по кратчайшему пути может быть наилучшим (замкнутый контур). Контур также должен быть защищен от обратного напряжения.

Что касается схемы на вашем втором рисунке, если каждый провод на схеме достаточно большой, чтобы безопасно выдерживать полный ток, требуемый нагрузкой, тогда цепь не представляет опасности возгорания или перегрузки.

Рассмотрим эту схему (1):

Где провода 1 достаточно, чтобы зажечь лампу без перегрева.

Рассмотрим отдельно эту схему (2):

Где провода 2 также достаточно, чтобы зажечь лампу без проблем.

Теперь, начиная со схемы 2, добавьте провод из схемы 1:

Что происходит с током в проводе 2?

Ток в проводе 2 не может увеличиваться, потому что между LINE и A не добавляется дополнительный путь, а также между B и LOAD. Фактически, ток уменьшится, хотя маловероятно, что он уменьшится вдвое, если сопротивление двух проводов случайно не совпадет.

Теперь, начиная со схемы 1, добавьте провод из цепи 2. Что происходит с током в проводе 1? Это уменьшится, хотя - снова - маловероятно, что это уменьшится вдвое.

Весь ток, требуемый нагрузкой, будет делиться между проводами 1 и 2, в зависимости от их сравнительного сопротивления, но ни один из проводов не будет призван нести больше, чем весь ток. Поскольку любой провод может безопасно переносить весь ток, опасность перегрузки отсутствует.

В качестве другого мысленного эксперимента начните с подключения обоих проводов и постепенно увеличивайте сопротивление провода 2. Что происходит с током в проводе 1? Он постепенно приближается, но никогда не превышает ток полной нагрузки. Увеличьте сопротивление провода 2 до бесконечности, обрезая или удаляя его, и ток в проводе 1 достигает точно тока полной нагрузки.

Пока сохраняется условие, что провод 1 или провод 2 может безопасно питать нагрузку, не существует комбинации асимметричного сопротивления, которое приведет к перегрузке по току в любой части цепи. Вот почему схема на рисунке 2 не представляет опасности перегрева.