أرضي ومحايد

في الهندسة الكهربائية ، يُستخدم كل من سلك التأريض (أو سلك الأرض ) وسلك التعادل كموصلات في أنظمة التيار المتردد . يحمل سلك التعادل التيار المتردد (بالتزامن مع موصل أو أكثر من موصلات خط الطور ) أثناء التشغيل العادي للدائرة. في المقابل، لا يُصمم سلك التأريض لحمل التيار أثناء التشغيل العادي، وإنما يُستخدم لأغراض السلامة: فهو يربط الأجزاء الموصلة المكشوفة (مثل أغلفة المعدات أو المواسير التي تحوي الأسلاك) بالأرض، ولا يحمل تيارًا كبيرًا إلا في حالة حدوث عطل في الدائرة قد يؤدي إلى تنشيط الأجزاء الموصلة المكشوفة والتسبب في خطر الصعق الكهربائي. في هذه الحالة، يكون الهدف هو أن يكون تيار العطل كبيرًا بما يكفي لتشغيل جهاز حماية الدائرة الذي يقوم إما بفصل التيار عن الدائرة (عن طريق مصهر أو قاطع دائرة) أو بإصدار تحذير. وللحد من آثار تيار التسرب من أنظمة الجهد العالي، غالبًا ما يتم توصيل سلك التعادل بالأرض عند نقطة التغذية.

قد يُشكل ظهور جهد كهربائي كبير بشكل غير مقصود على الأجزاء الموصلة المكشوفة في التركيبات الكهربائية خطرًا، لذا تخضع عملية تركيب موصلات التأريض والحيادي لأنظمة صارمة في معايير السلامة الكهربائية . وفي ظل شروط محددة، يُمكن استخدام الموصل نفسه لتوفير وظيفتي التأريض والحيادي معًا.

موصل التأريض ، أو موصل حماية الدائرة (CPC) ، في نظام الطاقة الكهربائية المترددة ، هو موصل يوفر مسارًا منخفض المقاومة إلى الأرض لمنع ظهور الفولتية الخطرة على المعدات (ارتفاعات مفاجئة في الفولتية). يُستخدم مصطلحا " التأريض" و "الأرض" بشكل مترادف في هذا القسم؛ حيث يُستخدم مصطلح " التأريض " بشكل أكثر شيوعًا في اللغة الإنجليزية الأمريكية الشمالية، بينما يُستخدم مصطلح "حماية الدائرة " (CPC) أو المصطلح التقني الأكثر شيوعًا في اللغة الإنجليزية البريطانية. في الظروف العادية، لا يحمل موصل التأريض تيارًا كهربائيًا. تُعد موصلات التأريض ضرورية لقطع التيار الكهربائي تلقائيًا في حالة حدوث أعطال أرضية.

تحدد المواصفة القياسية للجنة الكهروتقنية الدولية IEC 60364 طرق تركيب الموصلات المحايدة والأرضية في المباني. ويتم تمييز ترتيبات أنظمة التأريض هذه برموز حرفية.

في الممارسات المتبعة في أمريكا الشمالية وأوروبا، يُسمح للأجهزة المحمولة المصممة بشكل مناسب والتي تعمل بالتيار الكهربائي أن تحتوي على موصلين فقط في قابس التوصيل ( الخط والحيادي)، مما يُغني عن استخدام وصلة التأريض المتاحة. تُعرف هذه الأجهزة في المملكة المتحدة باسم الفئة الثانية أو المعزولة عزلاً مزدوجاً .

عادةً ما يُكمل الموصل المحايد ، بالاشتراك مع موصل واحد أو أكثر من موصلات خطوط الطور ، الدائرة الكهربائية بين المصدر والحمل . مع ذلك، في نظام التيار المتردد متعدد الأطوار (عادةً ثلاثي الأطوار ) ، قد يحمل الموصل المحايد تيارًا ضئيلاً جدًا إذا كانت الأطوار متوازنة، وفي بعض الحالات قد لا يكون موجودًا.

تُوصَّل الأسلاك المحايدة عادةً بالأرض عند مدخل الخدمة الكهربائية أو عند المحولات داخل النظام. ويُستثنى من ذلك نظام تأريض تكنولوجيا المعلومات . في المنشآت الكهربائية ذات الخدمة أحادية الطور (ثلاثة أسلاك أحادية الطور)، تقع نقطة التعادل في النظام عند نقطة التفرع المركزية على الجانب الثانوي لمحول الخدمة. أما في المنشآت الكهربائية الأكبر حجمًا، مثل تلك ذات الخدمة متعددة الأطوار ، فتقع نقطة التعادل عادةً عند نقطة التوصيل المشتركة على الجانب الثانوي للمحولات الموصولة دلتا/واي . وقد لا تُوجد نقطة تعادل أو موصلات محايدة في ترتيبات أخرى للمحولات متعددة الأطوار.

قد تُسبب الفولتيات الطفيلية المتولدة في موصلات التأريض نتيجةً للتيارات المتدفقة في موصلات التعادل لشبكة الكهرباء العامة مشاكلَ. فعلى سبيل المثال، قد تتطلب حظائر الأبقار الحلوب اتخاذ تدابير خاصة. إذ قد تُسبب الفولتيات الصغيرة جدًا، التي لا يشعر بها الإنسان عادةً، انخفاضًا في إنتاج الحليب، أو حتى التهاب الضرع . ^{[ 1 ]} وقد يلزم تركيب ما يُسمى بـ"مرشحات الفولتية الضاغطة" في نظام توزيع الكهرباء الخاص بغرفة الحلب.

يوفر توصيل السلك المحايد بهيكل الجهاز (إذا سمحت بذلك اللوائح ذات الصلة) بعض الحماية ضد الأعطال، ولكنه قد ينتج عنه جهد كهربائي خطير على الهيكل إذا انقطع اتصال السلك المحايد.

تُستخدم الموصلات المشتركة للحيادي والأرضي بشكل شائع في أسلاك شركات إمداد الكهرباء ، وأحيانًا في الأسلاك الثابتة في المباني، وفي بعض التطبيقات المتخصصة التي لا تتوفر فيها بدائل كثيرة، مثل السكك الحديدية والترام . ولأن تيارات الدائرة العادية في الموصل المحايد قد تؤدي إلى فروق غير مرغوب فيها أو خطيرة بين جهد الأرض المحلي والحيادي، وللحماية من انقطاعات الحيادي، يجب مراعاة احتياطات خاصة مثل التوصيل المتكرر بقضيب التأريض (وصلات متعددة لقضيب التأريض)، واستخدام كابلات يحيط فيها الموصل المحايد والأرضي المشترك بموصل (موصلات) الطور بشكل كامل، وربط متساوي الجهد أكثر سمكًا من المعتاد لضمان سلامة النظام.

الوصلة المحايدة المشتركة هي وصلة تستخدم فيها عدة دوائر كهربائية نفس الوصلة المحايدة. تُعرف هذه الوصلة أيضًا بالوصلة المحايدة المشتركة ، ويُشار أحيانًا إلى الدوائر الكهربائية والوصلة المحايدة معًا باسم دائرة إديسون .

قد تشمل مشاكل ومخاوف التأريض الشائعة ما يلي:

• قد لا يوفر التوصيل الأرضي المفقود أو ذو السعة غير الكافية وظائف الحماية المطلوبة أثناء حدوث عطل في المعدات المتصلة.
• قد تؤدي التوصيلات الإضافية بين الأرض والحيادي للدائرة إلى تيار متداول في مسار الأرض، وتيار ضائع يدخل في الأرض أو في هيكل، وجهد ضائع .
• قد يؤدي توصيل التأريض على الموصل المحايد في جانب الحمل من قاطع التيار المتبقي (RCD) إلى تجاوز حمايته.
• لن تعمل دوائر الإشارة التي تعتمد على وصلة أرضية أو ستعمل بشكل غير منتظم إذا كانت الوصلة الأرضية مفقودة.

• دروس الأجهزة
• التوصيل الكهربائي
• أسلاك الكهرباء
• التمديدات الكهربائية في المملكة المتحدة
• التمديدات الكهربائية في أمريكا الشمالية
• نظام التأريض
• التأريض (الكهرباء)

• ريك جيلمور وآخرون ، محررون، قانون الكهرباء الكندي الجزء الأول، الطبعة التاسعة عشرة، C22.1-02 معيار السلامة للتركيبات الكهربائية ، جمعية المعايير الكندية، تورنتو، أونتاريو، كندا (2002)، ISBN 1-55324-690-X.
• NFPA 70، قانون الكهرباء الوطني لعام 2002 ، الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق، كوينسي، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية، (2002). بدون رقم ISBN.
• لوائح IEE للأسلاك الكهربائية، الطبعة الخامسة عشرة 1981 ، معهد المهندسين الكهربائيين، (1981) هيتشين، هيرتس. المملكة المتحدة.
• فصل السلامة الكهربائية من كتاب وسلسلة دروس في الدوائر الكهربائية المجلد 1 DC .
• تشكل دوائر إديسون خطراً على السلامة .
• الدليل الكامل لتوصيلات الأسلاك المنزلية (الرابط معطل ولكن توجد مصادر متعددة عبر بحث جوجل).
• أنظمة الأسلاك المنزلية المتقدمة .