Por que é dito que um típico circuito residencial de 120V “inverte” a polaridade?

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Os respondentes têm sido muito prestativos com um post recente da minha . Mas lamento dizer que esta parte ainda me deixa perplexo: em um circuito de 120VAC, a corrente flui da Linha 1 até a carga e retorna via Neutro. Se tivesse sido um circuito de 240V, o caminho de retorno teria sido através da linha 2.

Quando a corrente inverte, o fluxo agora se origina na Linha 2, não na Linha 1, então como o circuito de 120V inverte? Existe um "push" de Neutro para a Linha 1, semelhante ao "push" da Linha 2? Em caso afirmativo, qual é a fonte do fluxo de corrente invertida?

Eu sempre senti que a perna Neutra não estava energizada. Por favor, alguém me diria o que está perdendo?

    
por Scott 13.01.2016 / 16:21

3 respostas

Minha resposta anterior foi um pouco incerta e um pouco enganosa. Então vou dar outra facada nisso.

Como antes, começaremos examinando o lado secundário de um único transformador de fase dividida. E novamente, as cargas são representadas por retângulos roxos.

Então vamos cuspir o circuito em circuitos individuais, para que possamos dar uma olhada em cada circuito.

Se visualizarmos a corrente fluindo pelos circuitos nos primeiros 60 segundos, a corrente fluirá assim.

Durante os próximos 60 segundos, a corrente fluirá do outro lado.

A coisa interessante sobre isso, no entanto, é se você olhar para o fluxo atual no neutro. Quando você sobrepor as imagens, verá que a corrente flui ambas maneiras simultaneamente no neutro.

Por causa da ciência, as forças opostas se anulam mutuamente. No entanto, se uma força for maior que a outra, a corrente não será completamente cancelada. Assim, a corrente " desequilibrada " fluirá no neutro, em qualquer direção que flua durante esse ciclo.

Então, tecnicamente, você poderia dizer que a corrente está fluindo nos dois sentidos, e de nenhuma maneira (se eles balancearem completamente) ao mesmo tempo.

Crédito extra

Fatos

  • O neutro é sempre " 0 " volts.

  • L1 e L2 passam de volts positivos a volts negativos (alternadamente).

  • A energia sempre flui de pontos de maior potencial para pontos de menor potencial.

Portanto ...

Quando L1 é maior do que " 0 " volts, a corrente flui de L1 para N. Quando L1 é menor que " 0 " volts, a corrente flui de N para L1 .

Quando L2 é maior que " 0 " volts, a corrente flui de L2 para N. Quando L2 é menor que " 0 " volts, a corrente flui de N para L2 .

Quando L1 tem um potencial maior que L2, a corrente flui de L1 para L2. Quando L1 está com um potencial menor que L2, a corrente flui de L2 para L1.

    
13.01.2016 / 19:41

Você tem um senso "puro" de como a eletricidade funciona, mas está confuso com os estranhos idiomas da NEC. Isso é compreensível. Deixe-me tentar deixar isso mais claro. Primeiro, aqui está uma aplicação simples.

Tenho certeza de que você tem um tempo fácil para entender o que foi dito acima. Claro como um sino, certo? Mesmo que as luzes tenham interruptores, é muito fácil de entender. Agora, os transformadores isolam cada lado, então sua fonte de 120v não tem potencial com a linha de polos. Agora suponha que você quer mais. Por alguma razão, você adiciona outro transformador como este:

OK, o acima ainda é muito fácil, certo? Os circuitos A, B, terra e linha de polos ainda estão totalmente isolados uns dos outros. Se você enfiasse um voltímetro nos soquetes das lâmpadas dos dois circuitos diferentes, você mediria 0 volts e ohms infinitos. Assumindo que tudo está funcionando corretamente, isso é ...

E se eles não estivessem isolados? E se eles estivessem conectados de uma maneira particular?

Considere o efeito na paisagem. Tudo ainda funciona exatamente como antes. Só agora, os circuitos A e B têm um relacionamento. Qual é a tensão entre a parte superior do circuito A e a parte inferior do circuito B? Bem, isso é AC - então é muito importante como esses transformadores são eliminados. Quando o transformador A está no topo do ciclo (fio superior + fio inferior -) se o transformador B é o mesmo, então a voltagem nos lados distantes dos transformadores é de 240V. Faz sentido? Então, agora você pode usar esse secador de 240V. E essa é a essência de como 120 / 240V funciona em ambientes domésticos. Você tem isso!

Agora vamos falar sobre segurança. 240V é significativamente mais perigoso que 120v e, ao ligar os transformadores, criamos um potencial de 240V. O que é uma maneira fácil e rápida de minimizar esse risco e manter a maioria dos circuitos em 120v? Experimente o abaixo.

Nós demos ao ponto do meio um nome - "neutro" - e para reforçar isso, nós o amarramos ao terra real conectando-o a um cano de água. Agora cada "perna" está a 120V do neutro - fora de fase, é claro, então podemos obter 240V fazendo a ponte entre eles. Mesmo o serviço de 240V não está a mais de 120V do terra.

Agora, vamos tentar reduzir alguns custos. Não há razão para usar dois transformadores caros quando você pode usar um com um terceiro enrolamento. E agora que os fios neutros são redundantes, podemos usar um fio para isso - note que o transformador pode estar em um poste no final de sua rua, então 3 fios em vez de 4 são uma grande economia de custos. E observe o que acontece com o fluxo atual (ignorando o secador). Começando pelo fio inferior, duas lâmpadas de energia fluem através das lâmpadas inferiores e através das lâmpadas superiores até o fio superior, ignorando completamente o neutro. Somente essa terceira lâmpada superior realmente flui sua corrente do neutro para o fio superior. ("de" e "para" são intercambiáveis, pois isso é AC). Isso é chamado de desequilíbrio e não é grande coisa. A diferença flui para baixo neutro. Isso nos permite usar 3 fios em vez de 4 em lugares, particularmente em lugares caros, como transformador em painel de serviço (caixa de disjuntor).

Agora substitua as "lâmpadas" por "disjuntores e circuitos" e você terá praticamente um painel de serviço moderno (breaker box). Nós vamos trazer "terra" para cada dispositivo e tomada (eu não vou ilustrar isso) em um terceiro fio que é verde ou nu ... é caro, mas eles descobriram que mantém as casas de queimar. E para fins de etiquetagem, faremos todos os fios "neutros" branco ou cinza (azul na UE). Linhas "quentes" podem ser de qualquer outra cor - comumente pretas e vermelhas. (castanho na UE).

Finalmente, uma vez passado o disjuntor no painel, cada circuito fica neutro, e isso é feito para assegurar que os neutros não sejam sobrecarregados e para permitir o uso de disjuntores GFCI. A exceção notável é o MWBCs (circuitos ramificados de múltiplos fios) que compartilham um neutro exatamente como as lâmpadas acima.

Então, como eu digo, a moderna prática elétrica da NEC nos EUA é cheia de expressões estranhas que só fazem sentido se você entender as motivações de histórico, segurança e redução de custos. Espero ter esclarecido um pouco.

    
14.01.2016 / 06:07

In a 120v ac circuit, current flows from Line 1 through the load, and returns via Neutral. If it had been a 240v circuit, the return path would have been through Line 2.

Correto e incorreto. Não há como rotular a linha 1 e a linha 2 além de apenas visualmente. Não podemos escolher diretamente de que lado o poder fluirá. A energia proveniente da linha 2 também pode ir para a linha 1 para 240V ou para neutro para 120V.

Apenas para maior clareza, isso é apenas para um sistema residencial de energia com derivação. A energia sai do transformador em duas extremidades, nossas linhas 1 e 2.

When the current reverses, the flow now originates at Line 2, not Line 1, so how does the 120v circuit reverse? Is there a "push" back from Neutral to Line 1, similar to the "push" from Line 2? If so, what is the source of the reversed current flow?

Como eu mencionei acima, o neutro é apenas um ponto escolhido para subdividir os 240V. Como há uma diferença de potencial entre ela e um dos pontos externos (as linhas), a potência flui em direção a ela (no geral), fazendo os 120 V.

No lado esquerdo você tem a linha 1 como positiva, ela cria 240V tentando alcançar a linha 2 no negativo ou os dois lados atingem 120V tentando alcançar o neutro com 0 potencial. O mesmo para o lado direito quando está invertido.

Independentemente de seu poder ser positivo ou negativo, o impulso está acontecendo porque ele está tentando nivelar com neutro / solo. Agora imagine esta inversão de 60 vezes por segundo (60 Hz é a frequência da eletricidade da American AC). Independentemente da polaridade, eles ainda estão tentando alcançar um potencial ainda. No entanto, 60 vezes por segundo é tão rápido que, embora isso seja é o que está acontecendo; está revertendo tão rápido que o poder está mais agitando de um lado para outro do que fluindo.

Para responder à sua pergunta ...

Pense no neutro como apenas um ponto de parada (com 0 potencial) em um circuito maior. Digamos que de neutro a L1 é POSITIVO 120V, e de neutro a L2 é NEGATIVO 120V, então quando ele reverte, neutro a L1 seria NEGATIVO 120V e neutro a L2 seria POSITIVO 120V. Se não houvesse neutro, então a energia fluiria do 120V POSITIVO até o NEGATIVO de 120V, o que seria 240V de diferença em potencial.

    
13.01.2016 / 18:07