กราวด์ (ไฟฟ้า)

กราวนด์ (อังกฤษ: ground) ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า หมายถึงจุดๆ หนึ่งในวงจรไฟฟ้าที่ใช้เป็นจุดอ้างอิงในการวัดแรงดันไฟฟ้า หรือใช้เป็นเส้นทางกลับร่วมกันของกระแสไฟฟ้าจากหลายๆที่ หรือจุดเชื่อมต่อทางกายภาพโดยตรงกับพื้นดิน

รูปแบบหนึ่งของขั้วดิน (ด้านซ้ายของท่อสีเทา) ประกอบด้วยแท่งตัวนำหนึ่งแท่งที่ฝังลงในดินที่บ้านในประเทศออสเตรเลีย

สายไฟที่ลงดิน (สายดิน) จะต้องถูกกำหนดเป็นมาตรฐานให้ใช้สีที่แน่นอนเพื่อป้องกันการใช้ที่ไม่ถูกต้อง

วงจรไฟฟ้าอาจจะถูกเชื่อมต่อกับพื้นดิน (พื้นโลก) ด้วยเหตุผลหลายประการ ในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟ AC เมนส์ ชิ้นส่วนโลหะที่ผู้ใช้สัมผัสได้จะถูกเชื่อมต่อกับพื้นดินเพื่อป้องกันผู้ใช้ไม่ให้สัมผ้สกับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายในกรณีที่ฉนวนไฟฟ้าล้มเหลว การเชื่อมต่อกับพื้นดินจะจำกัดกระแสไฟฟ้าสถิตที่ถูกสร้างขึ้นในการรับมือกับผลิตภัณฑ์ที่ติดไฟง่าย หรืออุปกรณ์ที่มีความไวต่อไฟฟ้าสถิต

ในบางวงจรโทรเลขและบางระบบส่งกำลังไฟฟ้า แผ่นดินหรือผิวโลกเองสามารถถูกนำมาใช้เป็นหนึ่งในตัวนำสายส่งของวงจร ซึ่งจะเป็นการประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งตัวนำสายส่งที่เป็นสายรีเทินที่แยกต่างหากไปหนึ่งเส้น (ดูระบบสายดินกลับ(อังกฤษ: single-wire earth return))

สำหรับวัตถุประสงค์ในการวัด กราวด์ทำหน้าที่เป็นจุดที่มีค่าความดันคงที่(พอสมควร) ที่สามารถถูกใช้เป็นจุดอ้างอิงสำหรับการวัดแรงดันที่จุดใดๆในวงจรได้ ระบบสายกราวด์ไฟฟ้าควรจะมีความสามารถในการเคลื่อนกระแสที่เหมาะสมในการทำหน้าที่เป็นแรงดันไฟฟ้าระดับอ้างอิงเป็นศูนย์ ในทางทฤษฎีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ "กราวด์" ในทางอุดมคติมักจะเป็นแหล่งจ่ายประจุหรือแหล่งระบายประจุที่ไม่มีที่สิ้นสุด ที่สามารถดูดซับกระแสได้ไม่จำกัดจำนวนโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่จุดนั้น ในขณะที่การเชื่อมต่อกับพื้นดินที่แท้จริงมักจะมีความต้านทานเกิดขึ้น ดังนั้นแรงดันของดินที่ใกล้เคียงกับศูนย์จึงไม่สามารถทำได้ แรงดันไฟฟ้ากระจัดกระจายหรือผลกระทบของแรงดันดินจะเกิดขึ้น ซึ่งอาจสร้างการรบกวนในสัญญาณต่างๆ หรือถ้าผลกระทบนั้นมีขนาดใหญ่พอ การรบกวนนั้นอาจจะสร้างอันตรายจากการช็อก(อังกฤษ: shock)ไฟฟ้าได้

การใช้คำว่ากราวด์เป็นเรื่องธรรมดาในเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่ใชัในอุปกรณ์แบบพกพาเช่นโทรศัพท์มือถือ และเครื่องเล่นสื่อในยานพาหนะที่อาจจะพูดว่ามี"กราวด์" โดยไม่ได้มีการเชื่อมต่อที่เกิดขึ้นจริงกับดินแต่อย่างใด โดยปกติจะเป็นแค่สายไฟตัวนำขนาดใหญ่ที่ต่ออยู่กับ ด้านใดด้านหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟ (เช่น"ground plane" ในแผงวงจรพิมพ์) ซึ่งทำหน้าที่เป็น เส้นทางกลับร่วมกันสำหรับกระแสจากชิ้นส่วนต่างๆหลายจุดในวงจร

ประวัติ

ระบบโทรเลขแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่ปี ค.ศ. 1820 เป็นต้นมา ใช้สายสัญญาณสองสายหรือมากกว่า เพื่อส่งสัญญาณไปและรับกลับ จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน (เยอรมัน: Carl August von Steinheil) ได้ค้นพบในปี ค.ศ. 1836–1837 ว่าพื้นดินสามารถถูกใช้เป็นเส้นทางกลับเพื่อให้ครบวงจรได้ ทำให้สายกลับเป็นสิ่งที่ไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม มีหลายปัญหากับระบบนี้ สัญญาณรบกวนถูกขยายมากขึ้นบนสายโทรเลขข้ามทวีปที่ถูกสร้างขึ้นใน ปี 1861 โดยบริษัทเวสเทิร์นยูเนียน ระหว่างเมืองเซนต์โยเซฟ รัฐมิสซูรี กับเมืองแซคราเมนโต รัฐแคลิฟอร์เนีย ในระหว่างสภาพอากาศแห้ง การเชื่อมต่อกับพื้นดินมักจะเกิดความต้านทานสูง ที่จำเป็นต้องมีน้ำมาเทลงบนแท่งดิน (อังกฤษ: ground rod) เพื่อให้โทรเลขหรือโทรศัพท์ใช้งานได้

ต่อมาเมื่อโทรศัพท์เริ่มมาแทนที่โทรเลข พบว่ากระแสในผิวโลกที่เกิดจากระบบไฟฟ้า, รถไฟ ไฟฟ้า, วงจรโทรศัพท์และโทรเลขอื่น ๆ และแหล่งธรรมชาติรวมทั้งฟ้าผ่าทำให้เกิดการรบกวนที่ยอมรับไม่ได้สำหรับสัญญาณเสียง ดังนั้นระบบสองสายหรือระบบวงจรโลหะได้ถูกนำมาใช้อีกครั้งในราวปี ค.ศ. 1883

การสื่อสารทางวิทยุ

การเชื่อมต่อไฟฟ้าไปยังพื้นโลกสามารถใช้เป็นศักย์อ้างอิงสำหรับสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ สำหรับเสาอากาศบางชนิด ส่วนที่ติดต่อกับดินโดยตรงหรือ "ขั้วดิน"สามารถจะเป็นแท่งโลหะธรรมดาที่ปักลงไปในดินหรือเชื่อมต่อกับท่อน้ำโลหะที่ฝังอยู่ใต้ดิน (ท่อจะต้องเป็นตัวนำ) เนื่องจากว่าสัญญาณความถี่สูงสามารถไหลไปยังโลกอันเนื่องมาจากผลกระทบทาง capacitative, ค่าความจุกับดินจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญในประสิทธิภาพของการลงดินของสัญญาณ ด้วยเหตุนี้ระบบที่ซับซ้อนของแท่งดินและสายดินต้องทำอย่างมีประสิทธิภาพ การลงดินของสัญญาณในอุดมคติจะทำให้เกิดศักย์ที่คงที่ (ศูนย์) โดยไม่คำนึงถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลลงสู่พื้นดินหรือขึ้นจากพื้นดิน ความต้านทานต่ำ(ที่ความถี่ของสัญญาณ)ของการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างขั้วดินกับดินเป็นตัวกำหนดคุณภาพของมัน และคุณภาพที่ดีขึ้นสามารถทำได้โดยการเพิ่มพื้นที่ผิวของขั้วดินในการสัมผัสกับพื้นโลก หรือเพิ่มความลึกในการฝังแท่งดิน หรือโดยการปักแท่งดินหลายๆแท่ง หรือการเพิ่มปริมาณความชื้นของดิน หรือการปรับปรุงเนื้อดินให้มีความเป็นตัวนำมากขึ้น และการเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมระบบดินให้กว้างขึ้น

บางระบบของเสาอากาศใน VLF, LF, MF และช่วง SW ที่ต่ำกว่าจะต้องมีสายดินที่ดีในการ ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นเสาอากาศขั้วเดียวแนวตั้งต้องใช้พื้นที่ราบที่มักจะ ประกอบด้วยเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันของสายเคเบิลที่วิ่งอยู่ในวงรอบห่างจากฐานของเสาอากาศประมาณเท่ากับความสูงของเสาอากาศนั้น บางครั้งคานของเสาเองจะถูกใช้เป็นพื้นระนาบดินที่วางอยู่บนพื้นดิน

การติดตั้งสายไฟ AC

ในการติดตั้งสายไฟสายเมนส์(ไฟ AC) คำว่าสายกราวด์มักจะหมายถึงสายตัวนำสามชนิดหรือระบบตัวนำสามระบบตามที่ระบุไว้ด้านล่าง

สายกราวด์ของอุปกรณ์ใช้เชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนของอุปกรณ์ที่เป็นโลหะที่ไม่มีกระแสไหลกับพื้นดินตามรหัสไฟฟ้าแห่งชาติสหรัฐ (NEC) เหตุผลในการทำเช่นนี้เพื่อการจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่า, ไฟกระชาก และการสัมผัสกับสายไฟฟ้าแรงสูง สายตัวนำกับอุปกรณ์มักจะเชื่อมต่อถึงกันด้วยการใช้วิธี bonding (ดูด้านล่าง)

อุปกรณ์ที่ทำการบอนดิ้งเข้าด้วยกันทำให้เส้นทางไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนโลหะที่ไม่มีกระแสไหลของอุปกรณ์หลายๆส่วนกับแท่งดินมีความต้านทานต่ำมาก เพื่อที่ว่าหากส่วนหนึ่งของชิ้นส่วนนั้นมีกระแสไหลผ่านด้วยเหตุผลใดๆก็ตาม เช่นสายไฟชำรุด การลัดวงจรจะเกิดขึ้นและทำให้เซอร์กิตเบรกเกอร์หรือฟิวส์ทำงานเพื่อตัดการเชื่อมต่อกับวงจรที่ทำงานผิดพลาด โปรดสังเกตว่า ดินเองไม่ได้มีบทบาทในกระบวนการล้างความผิดพลาดนี้ เนื่องจากกระแสต้องไหลกลับไปยังแหล่งที่มาของมันเอง ไม่ได้กลับไปที่ดินตามที่เข้าใจกันในบางครั้ง (ดู กฎของวงจร Kirchhoff) โดยการบอนดิ้ง(เชื่อมต่อ)โลหะที่ไม่มีกระแสไหลทั้งหมดเข้าด้วยกัน จุดเหล่านั้นควรจะอยู่ใกล้จุดที่มีศักย์เดียวกันซึ่งจะช่วยลดโอกาสของการช็อก นี้เป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้องน้ำ ที่คนคนหนึ่งอาจจะสัมผ้สกับหลายระบบโลหะที่แตกต่างกัน เช่น ท่อจ่ายน้ำและท่อระบายน้ำ และฝาเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ ตัวนำที่ทำการบอนดิ้งมักจะถูกใช้เป็นสายกราวด์(อังกฤษ: grounding electrode conductor)ด้วย (ดูด้านบน)

สายกราวด์เชื่อมต่อขาข้างหนึ่งของระบบไฟฟ้า(สายนิวทรัล)เข้ากับขั้วดิน(อังกฤษ: ground electrode)หนึ่งขั้วหรือหลายขั้ว สิ่งนี้เรียกว่า "ระบบกราวด์" และ ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่จะต้อง มีการต่อสายกราวด์. NEC ของสหรัฐอเมริกา และ BS 7671 ของสหราชอาณาจักร มีรายชื่อของระบบที่จะต้องมีการต่อสายกราวด์ นอกจากนี้ สายกราวด์ยังมักจะยึดติดกับท่อน้ำและโครงสร้างเหล็กในโครงสร้างอาคารขนาดใหญ่ ตามที่กำหนดไว้ใน NEC วัตถุประสงค์ของการต่อสายกราวด์ให้ระบบไฟฟ้าก็คือการจำกัดแรงดันไฟฟ้าเมื่อเทียบกับดินในกรณีที่เกิดฟ้าผ่าและกรณีที่มีการสัมผ้สกับสายไฟฟ้าแรงสูง และยังมีวัตถุประสงค์ในการคงแรงดันไฟฟ้าเมื่อเทียบกับดินให้คงที่ในระหว่างการดำเนินการตามปกติ ในอดีตที่ผ่านมาท่อน้ำประปามักจะถูกนำมาใช้เป็นขั้วดิน แต่ต่อมาไม่ได้รับอนุญาตให้ใช้เมื่อท่อพลาสติกเป็นที่นิยมใช้ สายกราวด์ชนิดนี้ใช้กับเสาอากาศวิทยุและระบบป้องกันฟ้าผ่า

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอย่างถาวรมักจะมีการเชื่อมต่ออย่างถาวรกับสายกราวด์ อุปกรณ์ไฟฟ้าแบบพกพาที่มีภาชนะใส่เป็นโลหะอาจจะมีสายกราวด์เชื่อมต่อกับพื้นดินด้วยขาในปลั๊กเชื่อมต่อ (ดูปลั๊กและซ็อกเก็ตไฟฟ้ากระแสสลับในท้องถิ่น) ขนาดของสายกราวด์มักจะถูกควบคุมโดยระเบียบขนาดสายไฟระดับท้องถิ่นหรือระดับชาติ

ระบบส่งกำลังไฟฟ้า

ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า AC สายเดี่ยว (อังกฤษ: Single Wire Earth Return) หรือ SWER ค่าใช้จ่ายจะสามารถประหยัดได้โดยใช้เพียงตัวนำไฟฟ้าแรงสูงเพียงสายเดียวต่อเข้ากับพาวเวอร์กริด ในขณะที่กระแส AC ที่ไหลกลับมาจะใช้ทางพื้นดิน ระบบนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในพื้นที่ชนบท ที่ซึ่ง กระแสไฟฟ้าในแผ่นดินขนาดใหญ่จะไม่เป็นอย่างอื่นที่ทำให้เกิดอันตราย

บางระบบส่งกำลังแรงดัน DC สูง (HVDC ) จะใช้พื้นดินเป็นตัวนำที่สอง นี้เป็นเรื่องธรรมดาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงการสายเคเบิลใต้น้ำ เพราะน้ำทะเลเป็นตัวนำที่ดี ขั้วดินที่ฝังใต้ดินจะถูกเชื่อมต่อกับพื้นดิน สถานที่ของขั้วดินเหล่านี้จะต้องถูกเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการกัดกร่อนด้วยเคมีไฟฟ้าในโครงสร้างใต้ดิน

ความกังวลอย่างหนึ่งในการออกแบบสถานีไฟฟ้าคือการที่ศักย์ของดินมีค่าสูงขึ้น เมื่อกระแสผิดพลาดขนาดใหญ่มากรั่วลงไปในดิน บริเวณรอบจุดรั่วอาจมีศักย์สูงขึ้นเมื่อเทียบกับจุดที่ห่างออกไป นี้เกิดจากการนำกระแสที่จำกัดของชั้นของดินในโลก การไล่ระดับของแรงดันไฟฟ้า(แรงดันเปลี่ยนไปตามระยะทาง)อาจจะสูงมากจนทำให้จุดสองจุดบนพื้นดินอาจมีความต่างศักย์มากอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะสร้างอันตรายกับทุกคนที่ยืนอยู่บนพื้นดินในบริเวณนั้น ท่อ, ราง, หรือ สาย สื่อสารทั้งหลายที่เข้าสถานีย่อยอาจจะมีศักย์ของดินที่แตกต่างกันทั้งในและนอกสถานีย่อย ซึ่งสร้างแรงดันอันตรายเมื่อสัมผ้ส

อิเล็กทรอนิคส์

Signal Ground

Chassis Ground

Earth Ground

Signal ground ทำหน้าที่เป็นเส้นทางกลับของสัญญาณและกำลังไฟฟ้า (ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำมากๆ ประมาณน้อยกว่า 50 V) ที่ทำงานภายในอุปกรณ์ และในการเชื่อมต่อสัญญาณระหว่างอุปกรณ์กับหลายๆอุปกรณ์ หรือ อุปกรณ์เดียว.การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากแสดงเส้นทางกลับเส้นเดียวที่ทำหน้าที่เป็นต้วอ้างอิงสำหรับสัญญาณทั้งหมด กราวด์ของกำลังไฟฟ้าและกราวด์ของสัญญาณมักจะเชื่อมต่อถึงกันผ่านทางกล่องโลหะที่ใส่อุปกรณ์

Ground ในวงจร เมื่อเทียบกับ earth

แรงดันไฟฟ้าเป็นปริมาณที่แตกต่างกัน การวัดแรงดันไฟฟ้าที่จุดใดๆ จุดอ้างอิงจะต้องถูกเลือกให้วัดเทียบกับจุดนั้น จุดอ้างอิงร่วมกันนี้เรียกว่า "กราวด์" และถือว่ามีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ กราวด์สัญญาณนี้อาจจะไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์ของไฟฟ้า ระบบที่ระบบกราวด์ไม่ได้เชื่อมต่อ กับวงจรอื่นหรือต่อเข้ากับดิน (แม้ว่าจะมีอาจจะยังคงมี AC coupling) มักจะถูกเรียกว่าเป็นระบบกราวด์ลอย

การแยกกราวด์สัญญาณต่ำออกจากกราวด์สัญญาณรบกวน

ในสถานีโทรทัศน์, สถานีบันทึกสตูดิโอ และสถานีอื่นๆที่คุณภาพเสียงเป็นสิ่งสำคัญ กราวด์สัญญาณพิเศษที่เรียกว่า"กราวด์ทางเทคนิค" (หรือ"technical earth", "special earth" และ "audio earth") มักจะถูกติดตั้งเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดกราวด์ลูป โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งนี้เป็นสิ่งเดียวกับ AC power ground แต่ไม่มีสายดินของเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปได้รับอนุญาตให้เชื่อมต่อเข้ากับมัน เพราะพวกมันอาจนำพาการรบกวนทางไฟฟ้ามาด้วย ตัวอย่างเช่นมีเพียงเครื่องเสียงเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับ technical ground ในสตูดิโอบันทึก. ในกรณีส่วนใหญ่ ชั้นวาง อุปกรณ์โลหะของสตูดิโอทั้งหมดจะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยสายทองแดงขนาดใหญ่ (หรือท่อ แบนหรือบัสบาร์ทองแดง ) และ technical ground ก็จะถูกเชื่อมต่อแบบเดียวกัน ต้องมีการดูแลอย่างดีว่าจะไม่มี chassis ground ของเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปจะถูกวางไว้บนชั้นวาง เพราะการเชื่อมต่อ AC ground กับ technical ground จะทำลายประสิทธิภาพของงานนี้ สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการโดยเฉพาะ technical ground หลักอาจประกอบด้วยท่อทองแดงหนัก ในกรณีที่จำเป็นอาจติดตั้งโดยการเจาะผ่านพื้นคอนกรีตหลายๆชั้น เพื่อที่ว่า technical ground ทั้งหมดอาจจะถูกเชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางที่สั้นที่สุดที่เป็นไปได้ไปยังแท่งดินอันหนึ่งอยู่ในห้องใต้ดิน

ระบบป้องกันฟ้าผ่า

บัสบาร์จะถูกใช้สำหรับเป็นตัวนำกราวด์ในวงจรกระแสสูง

ระบบป้องกันฟ้าผ่าได้รับการออกแบบเพื่อลดผลกระทบจากฟ้าผ่าผ่านการเชื่อมต่อไปยังระบบ สายดินที่ทำการเชื่อมต่อด้วยพื้นที่ผิวขนาดใหญ่กับแผ่นดิน พื้นที่ขนาดใหญ่มีความจำเป็นเพื่อการกระจายกระแสที่สูงของสายฟ้าฟาดโดยไม่ทำลายตัวนำของระบบจากความร้อนส่วนเกินมหาศาล เนื่องจากสายฟ้าฟาดเป็นพลังงานช่วงสั้นๆจำนวนมากที่มีหลายส่วนประกอบของความถี่สูงมาก ระบบกราวด์เพื่อป้องกันฟ้าผ่ามักจะใช้ตัวนำที่ตรงและสั้นเพื่อลดผลกระทบที่เหนี่ยวนำตัวเองและ skin effect

ระบบสายดิน

บทความหลัก: Earthing system

ในระบบการผลิตไฟฟ้า, ระบบสายดิน (ระบบกราวด์) จะกำหนดศักย์ไฟฟ้าของตัวนำเมื่อเทียบกับศักย์ของตัวนำที่พื้นผิวของโลก ทางเลือกของระบบสายดินจะมีผลกระทบต่อความปลอดภัยและ ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ โปรดสังเกตว่ากฎระเบียบสำหรับระบบสายดินจะแตกต่างกันมากในแต่ละประเทศ

การต่อลงดินแบบฟังชั่นมีจุดมุ่งหมายอื่นนอกเหนือจากการให้การป้องกันไฟฟ้าช็อก ในทางตรงกันข้ามกับการต่อลงดินแบบป้องกัน การต่อลงดินแบบฟังชั่นอาจนำกระแสในระหว่างการดำเนินงานปกติของอุปกรณ์ หรือมันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์เช่นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก และตัวกรองบางชนิดที่เข้ากันได้กับแม่เหล็กไฟฟ้า, เสาอากาศและเครื่องมือวัดบางชนิด โดยทั่วไปแล้ว การต่อลงดินแบบป้องกันยังสามารถถูกใช้เป็นการต่อลงดินแบบฟังชั่นได้อีกด้วย ถึงแม้ว่าสิ่งนี้จะ ต้องมีการดูแลในบางสถานการณ์อย่างใกล้ชิด

การบอนดิ้ง

ถ้าจะพูดให้ชัด คำว่าการต่อกราวด์หรือการลงดินมีความหมายถึงการเชื่อมต่อไฟฟ้ากับกราวด์หรือพื้นดิน การบอนดิ้งคือการจงใจเชื่อมต่อทางฟฟ้ากับวัตถุที่เป็นโลหะทั้งหมดที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน วิธีนี้จะทำให้ทุกรายการของวัตถุดังกล่าวที่ถูกบอนดิ้งนั้นมีศักย์ไฟฟ้าเดียวกันเพื่อการป้องกันไฟฟ้าช็อต จากนั้นวัตถุที่ถูกบอนด์เข้าด้วยกันเหล่านั้นจะสามารถเชื่อมต่อกับพื้นดินเพื่อนำพวกมันให้มีศักย์ของโลก

แผ่นกราวด์(ดิน)

แผ่นกราวด์(ดิน)หรือแผ่นการกราวด์ (การลงดิน) เป็นแผ่นแบนยืดหยุ่นที่ใช้สำหรับการทำงานกับ อุปกรณ์ที่มีความไวต่อไฟฟ้าสถิต โดยทั่วไปทำจากพลาสติกนำไฟฟ้าหรือตาข่ายโลหะที่ปกคลุมพื้นผิวซึ่งจะต่อทางไฟฟ้าไปที่กราวด์ (ดิน) สิ่งนี้จะช่วยปลดปล่อยประจุไฟฟ้าที่ติดอยู่กับที่ซึ่งคนทำงานเป็นผู้สร้างขึ้น เช่นเดียวกับประจุคงที่ที่เกิดบนเครื่องมือหรือส่วนประกอบอื่นๆที่เปิดเผยกับประจุโดยผ่านทางแผ่นกราวด์นั้น แผ่นดังกล่าวเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในการซ่อมคอมพิวเตอร์ และยังพบบนรถบรรทุกน้ำมันเชื้อเพลิงและรถบรรทุกทั่วไป ซึ่งเป็นฉนวนจากกราวด์(ดิน) ที่พวกเขาทำ ได้มีเพียงการต่อทางกายภาพกับยางและอากาศเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าการปล่อยประจุในระหว่างการดำเนินการถ่ายโอนน้ำมันเชื้อเพลิงจะเป็นสิ่งที่ไม่อยากให้เกิดขึ้น ในทำนองเดียวกันใน การเติมน้ำมันอากาศยาน สายกราวด์(ดิน)จะเชื่อมต่อเรือบรรทุก(รถบรรทุกหรือเครื่องบิน)เข้ากับยานที่ต้องการเติมเชื้อเพลิงเพื่อกำจัดความแตกต่างของประจุก่อนที่จะมีการเติมน้ำมันเชื้อเพลิง

ในสถานีไฟฟ้าย่อย แผ่นกราวด์(ดิน)เป็นตาข่ายของวัสดุนำไฟฟ้าที่ติดตั้งในสถานที่ที่ผู้ปฏิบัติงานจะยืนในการทำงานกับสวิทช์หรืออุปกรณ์อื่นๆ มันจะถูกบอนด์เข้ากับโครงสร้างโลหะในพื้นที่นั้น และเพื่อสนับสนุนการจัดการกับสวิตช์เกียร์เพื่อให้ผู้ปฏิบัติการจะไม่ได้สัมผัสกับความต่างศักย์ที่ สูงเนื่องจากความผิดพลาดในสถานีย่อย

การแยกออกจากกัน

การแยกออกเป็นกลไกที่จะเอาชนะการกราวด์ มันมักจะถูกใช้กับอุปกรณ์ผู้บริโภคที่ใช้พลังงานต่ำ และเมื่อวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์หรือมือสมัครเล่นหรือช่างซ่อมกำลังทำงานกับวงจรที่ปกติจะ ทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้า AC การแยกสามารถทำได้โดยเพียงแค่การวางหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีอัตราส่วนของลวดระหว่างไฟ AC กับอุปกรณ์เป็น 1:1 แต่สามารถนำไปใช้กับชนิดของ หม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ขดลวดสองขดขึ้นไปและเป็นฉนวนไฟฟ้าจากกันและกัน

สำหรับอุปกรณ์ที่ถูกแยกออก การสัมผัสตัวนำที่มีไฟเพียงเส้นเดียวจะไม่ก่อให้เกิดการช๊อกอย่างรุนแรง เนื่องจากไม่มีเส้นทางกลับไปที่ตัวนำอีกเส้นหนึ่งผ่านทางสายกราด์ อย่างไรก็ตามการช็อกและการถูกไฟฟ้าดูดอาจจะยังคงเกิดขึ้นได้ถ้าทั้งสองขั้วของหม้อแปลงไฟฟ้ามีการสัมผัสกับ ผิวหนังเปลือย ก่อนหน้านี้มีข้อแนะนำให้ช่างซ่อม "ทำงานด้วยมือข้างหนึ่งไว้ข้างหลัง" เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสสองส่วนของอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบในเวลาเดียวกัน ซึ่งเป็นการป้องกันวงจรจากการข้ามผ่านหน้าอกและขัดจังหวะการเต้นของหัวใจ/ก่อให้เกิดภาวะหัวใจหยุดเต้น

โดยทั่วไปทุกหม้อแปลงไฟ AC ทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงแยกและทุกขดลวดสเต๊ปอัพและสเต๊ปดาวน์มีศักยภาพที่จะทำตัวเป็นวงจรแยก อย่างไรก็ตาม การแยกนี้จะป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ที่เสีย ไม่ให้ฟิวส์ขาดเมื่ออุปกรณ์นี้ถูก shorted เข้ากับสายกราวด์ การแยกที่สร้างขึ้นโดยแต่ละหม้อแปลงจะไม่เป็นผลถ้ามีขาข้างหนึ่งของหม้อแปลงลงกราวด์เสมอทั้งสองด้านของขดลวด input และ output ของหม้อแปลง สายไฟเมนส์มักจะกราวด์ที่สายเฉพาะเจาะจง สายใดสายหนึ่งที่ทุกเสาไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่า การทำให้เกิดการเท่าเทียมกันของกระแสไฟฟ้าจากเสาหนึ่งไปยังอีกเสาหนึ่งถ้ามีการช็อดกับกราวด์เกิดขึ้น

ในอดีตที่ผ่านมา เครื่องใช้ที่มีกราวด์จะถูกออกแบบให้มีการแยกภายในในระดับที่ยอมให้ทำการปลดการเชื่อมต่อกับกราวด์ได้อย่างง่ายๆโดยปลั๊กแบบสิบแปดมงกุฎโดยไม่มีปัญหาที่ชัดเจน(เป็นการปฏิบัติที่เป็นอันตรายอย่างหนึ่ง เนื่องจากความปลอดภัยของอุปกรณ์ที่ลอยจะขึ้นอยู่กับฉนวนในหม้อแปลงไฟฟ้าของมันเอง) อย่างไรก็ตาม เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทันสมัยมักจะมี โมดูลพลังงานที่ได้รับการออกแบบเจตนาให้มี capacitive coupling ระหว่างสายไฟ AC และแท่นเครื่อง เพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลอย่างมีนัยสำคัญ จากสายไฟไปที่กราวด์ ถ้ากราวด์ถูกตัดการเชื่อมต่อโดยปลั๊กสิบแปดมงกุฎหรือโดยอุบัติเหตุ ผลที่เกิดจากการรั่วไหลของกระแสสามารถทำให้เกิดการช็อกที่ไม่รุนแรง ถึงแม้ว่าจะไม่มีความผิดปกติใดๆในอุปกรณ์. แม้แต่กระแสรั่วไหลขนาดเล็กก็จะมีความกังวลอย่างมีนัยสำคัญในการใช้งานทางการแพทย์ เพราะการขาดการเชื่อมต่อกับกราวด์อย่างอุบัติเหตุสามารถทำให้กระแสเหล่านี้ ไหลเข้าส่วนสำคัญของร่างกายมนุษย์ ผลก็คือแหล่งจ่ายไฟทางการแพทย์จะถูกออกแบบให้มี ค่าความจุไฟฟ้าที่ต่ำ เครื่องใช้ไฟฟ้าชั้นสองและอุปกรณ์ไฟฟ้า Class II (เช่นเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือ) ไม่ได้มีการเชื่อมต่อใดๆกับกราวด์และได้รับการออกแบบให้แยกเอ้าท์พุทออกจากอินพุท ความปลอดภัยสามารถมั่นใจได้โดยการ double-insulation เพื่อที่ว่าความล้มเหลวของฉนวนพร้อมกันสองครั้งจึงจะทำให้เกิดการช็อก

ชนิดของระบบการกราวด์อุตสาหกรรม

ระบบการกราวด์อุตสาหกรรมแบ่งออกเป็น

• Solidly grounded systems.
• Low-resistance grounding systems.
• High-resistance grounding (HRG) systems.

Low-resistance grounding systems จะใช้ neutral grounding resistor (NGR) หนึ่งตัวเพื่อจำกัดกระแสผิดพลาดไว้ที่ 25 A หรือมากกว่า และจะมี time rating (ประมาณ 10 วินาที) ที่จะบอกว่าตัวต้านทานจะสามารถนำพากระแสผิดพลาดได้นานเท่าไรก่อนที่จะร้อนจัด รีเลย์ที่ใช้ป้องกันความผิดพลาดของกราวด์ต้องไปทริบเซอร์กิตเบรกเกอร์เพื่อป้องกันวงจรก่อนการ้อนจัดจะเกิดขึ้น

High-resistance grounding (HRG) systems จะใช้ NGR หนึ่งตัวเพื่อจำกัดกระแสผิดพลาดไว้ที่ 25 A หรือน้อยกว่า ระบบนี้มีอัตราใช้งานที่ต่อเนื่องและถูกออกแบบให้ทำงานที่ความผิดพลาดของกราวด์ครั้งเดียว ซึ่งหมายความว่าระบบจะไม่ทริบโดยทันที่ที่เกิดความผิดพลาดของกราวด์เป็นครั้งแรก ถ้าความผิดพลาดเกิดเป็นครั้งที่สอง รีเลย์ที่ใช้ป้องกันความผิดพลาดของกราวด์ต้องไปทริบเซอร์กิตเบรกเกอร์เพื่อป้องกันวงจร. sensing resistor ต้วหนึ่งจะถูกใช้เพื่อเฝ้าดูการต่อเชื่อมระบบอย่างต่อเนื่อง ถ้าตรวจพบการ open-circuit (เช่น เนื่องจากรอยเชื่อมแตกหักบน NGR) อุปกรณ์ที่เฝ้าดูจะส่งแรงดันไฟฟ้าผ่านทาง sensing resistor และทริบเบรกเกอร์ ถ้าไม่มี sensing resistor ระบบสามารถทำงานต่อไปได้โดยไม่มีการป้องกันกราวด์ (เนื่องจากสภาวะ open circuit จะบดบังความผิดพลาดของกราวด์) และสภาวะแรงดันเกินชั่วคราวสามารถเกิดขึ้นได้

อ้างอิง

1. The Electromagnetic Telegraph
2. Casson, Herbert N., The History of the Telephone, public domain copy at manybooks.net: '"At last," said the delighted manager [J. J. Carty, Boston, Mass.], "we have a perfectly quiet line."'
3. Jensen Transformers. Bill Whitlock, 2005. Understanding, Finding, & Eliminating Ground Loops In Audio & Video Systems. Retrieved February 18, 2010.
4. Swallow D 2011, Live Audio, The Art of Mixing, Chap 4. Power and Electricity, pp. 35-39
5. IEEE Std 1100-1992, IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment, Chapter 2: Definitions
6. . คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2014-02-08. สืบค้นเมื่อ 2014-02-18.
7. (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2015-05-01. สืบค้นเมื่อ 2014-02-18.
8. Beltz, R. ; Cutler-Hammer, Atlanta, GA, USA ; Peacock, I. ; Vilcheck, W. (2000). "Application Considerations for High Resistance Ground Retrofits in Pulp and Paper Mills." Pulp and Paper Industry Technical Conference, 2000.