AC: Perché distinguere tra Ground e Neutral?

La corrente scorre attraverso un conduttore che collega i punti a diversi potenziali.

Tralasciando i dettagli multifase, i sistemi CA comuni / convenzionali utilizzano una configurazione a 3 fili:

• Wire-1: un filo line / live / hot / phase che presenta un punto che oscilla tra 2 potenziali.

• Wire-2: un filo neutro che presenta un punto di potenziale sconosciuto / non specificato e variabile, che tuttavia presenta una differenza di potenziale fisso / specificato a Wire-1 almeno in parte.

• Wire-3: un filo di terra / terra che presenta un punto a 0 V di differenza di potenziale nei suoi immediati dintorni fisici.

Wire-1 e Wire-2, oltre ad alcuni dispositivi che devono essere alimentati, vengono utilizzati per costruire un circuito elettrico chiuso. Wire-3, lasciando da parte le preoccupazioni EMI / schermatura, viene utilizzato per garantire che la corrente scorrerà attraverso di essa, piuttosto che l'utente del dispositivo, in caso di guasti e l'utente del dispositivo entra in contatto con Wire-1 o Wire-2.

Oltre a ciò, tuttavia, Wire-2 e Wire-3 sono collegati ad un certo punto. Questo viene fatto per garantire che il potenziale di Wire-2 rimanga vicino a quello di Wire-3 .. che sembra essere importante per qualche motivo.

Ora la parte che non capisco è il motivo per cui ci deve essere una distinzione tra Wire-2 e Wire-3 nella presa di corrente, se non ce ne sono pochi metri più in basso.

Ho provato a cercarlo, ma tutte le risposte che ho trovato finora sembrano incomplete. Le risposte dipendono da come viene formulata la domanda:

• Se la domanda è formulata come "Perché abbiamo bisogno di Wire-3 oltre a Wire-2", la risposta è perché "Wire-2 può essere in una sostanziale differenza potenziale con l'ambiente circostante / utente e quindi metterlo in pericolo se lui / lei lei viene mai in contatto con esso o Wire-1 ".

• Se la domanda è formulata come "Perché abbiamo bisogno di Wire-2 oltre a Wire-3", la risposta è perché "Wire-2 è necessario per formare un circuito elettrico chiuso" o formulato in modo leggermente diverso "Wire-2 è necessario per creare una differenza potenziale rispetto a Wire-1 e quindi alla corrente di fluire ".. con l'argomento inoltre che, prendendo in considerazione considerazioni pratiche, Wire-3 non può fornire una differenza potenziale affidabile / stabile a Wire-1 come Wire-2 può .

Questo in realtà non risponde al motivo per cui è necessario distinguere tra Wire-2 / Wire-3, considerando come

• Wire-3 rimane Wire-3 e mantiene una differenza di potenziale di 0 V rispetto all'ambiente circostante / all'utente, indipendentemente da qualsiasi altra cosa accada intorno ad esso .. poiché è quello che dovrebbe fare, o espresso in modo diverso, poiché questa è la ragione per cui Wire-3 è utile in primo luogo .. giusto?

e

• Wire-2 è collegato a Wire-3

Cosa mi sto perdendo qui?

• Perché è sicuro toccare Wire-3 ma non Wire-2, o perché Wire-3 può fornire un livello di protezione che Wire-2 non può?

• Perché distinguere tra Wire-2 e Wire-3 nella presa di corrente ma poi collegarli ulteriormente lungo la linea?

Se i cavi fossero affidabili al 100% e avessero resistenza zero, non ci sarebbe differenza tra il neutro (conduttore di terra) e la terra di sicurezza (conduttore di terra). Nessuna delle due condizioni si applica, tuttavia.

Anche se i conduttori con messa a terra neutra e messa a terra di sicurezza sono collegati al pannello dell'interruttore, un apparecchio di assorbimento di corrente a una certa distanza dalla scatola può causare una caduta di tensione significativa nel conduttore con messa a terra neutra. La presenza di parti esposte del dispositivo collegate a terra mediante un conduttore di messa a terra separato eviterà che la tensione alla sua estremità del filo neutro appaia sulle sue parti esposte.

Inoltre, l'uso di conduttori separati assicura che possano verificarsi vari guasti singoli senza creare una situazione immediatamente pericolosa (anche se un secondo guasto che si verifica senza la prima correzione potrebbe essere immediatamente pericoloso).

1. Se le parti esposte di un dispositivo sono collegate al conduttore di messa a terra di sicurezza e un filo caldo all'interno del dispositivo tocca accidentalmente tali parti, le correnti di cortocircuito dovrebbero far scattare l'interruttore.

2. Se il filo caldo si guasta tra il pannello dell'interruttore e il dispositivo, il dispositivo non otterrebbe alimentazione, ma non ci sarebbero tensioni pericolose in nessun punto vicino al dispositivo.

3. Se il filo con messa a terra neutra si guasta, il filo neutro nel dispositivo potrebbe essere solo pochi ohm separato dal potenziale caldo diretto, ma nessuna corrente lo attraverserebbe e non esisterebbe alcun percorso da esso verso ciò che l'operatore potrebbe toccare. Le parti esposte sarebbero comunque collegate in modo sicuro al conduttore di messa a terra di sicurezza.

4. Se il filo con messa a terra di sicurezza dovesse guastarsi, il dispositivo non sarebbe più protetto dalla possibilità che un filo caldo tocchi la custodia, ma non si creerebbe un pericolo immediato.

Se il caso non fosse collegato a nulla, il fallimento n. 1 creerebbe una situazione potenzialmente letale immediata; se fosse collegato al neutro, il fallimento n. 3 creerebbe una situazione potenzialmente letale immediata. Con entrambi i fili presenti, tuttavia, un singolo guasto non creerà un pericolo immediato.

TL; DR:

Il filo di terra è una funzione di sicurezza per tenerti al sicuro nel caso in cui le cose non funzionino correttamente.

Hai un filo neutro come filo conduttore di corrente per fornire energia.

Il filo di terra è un punto di terra sicuro per le apparecchiature con alloggiamenti conduttivi (in metallo) e un percorso di corto circuito sicuro per la corrente quando le cose vanno male.

Ora, alcuni retroscena. Negli Stati Uniti, l'energia viene erogata alla casa a una tensione più elevata e viene ridotta per fornire 230 V CA con un rubinetto centrale.

Il neutro è collegato al rubinetto centrale.

Dalle due estremità dell'uscita del trasformatore hai 230VAC.

Da entrambe le estremità al rubinetto centrale hai 115VAC.

Vi sono quindi 2 circuiti che forniscono 115 V CA. Questi 2 circuiti forniscono energia a metà delle luci e metà delle prese della casa.

Il neutro fluttua così, e con una tensione sconosciuta al di sopra della tensione della terra (letterale) sotto i tuoi piedi. Toccare il neutro sarebbe molto pericoloso. Anche toccare uno dei fili sotto tensione è molto pericoloso.

Per impedire al neutro di fluttuare, è collegato alla terra della casa - c'è un grande conduttore di metallo nel terreno sotto la casa che fornisce una vera connessione alla terra reale.

Esistono due punti di pericolo quando si ha a che fare con un sistema di alimentazione.

Uno è il pericolo di collegarsi tra due linee che trasportano tensione - questo ovviamente farà sì che la corrente fluisca attraverso il tuo corpo.

L'altro pericolo è quello di collegarsi tra una linea che trasporta tensione e la terra - letteralmente, la terra sotto i tuoi piedi. Se il sistema di alimentazione non è collegato a terra, avrà sempre una differenza di tensione misurata a terra.

Il primo pericolo può essere aggirato non toccando mai più di un filo alla volta - di solito abbastanza facile da fare.

Il secondo è molto più difficile. Se tocchi qualsiasi filo da un sistema di alimentazione senza messa a terra, ci sarà una differenza di tensione tra esso e la terra e la corrente fluirà attraverso il tuo corpo = ahi / morti.

Per ridurre questo secondo pericolo, i sistemi di alimentazione sono collegati a terra.

Negli Stati Uniti, si collega a terra il filo neutro. Ora è (quasi) al potenziale di base. Ora, c'è un filo che dovrebbe essere sicuro (accidentalmente) da toccare. Questo è il motivo per collegare il neutro a terra.

I due fili sotto tensione ora sono a 115 V CA misurati a terra, ma c'è solo un filo sotto tensione in ciascuna presa, quindi il cablaggio è un po 'più sicuro - c'è solo un filo nella scatola di uscita che può ucciderti.

MA non abbiamo ancora finito. Se c'è una grande corrente che fluisce attraverso il neutro, allora (grazie alla legge di Ohm) ci sarà una differenza di tensione tra esso e la terra, quindi il neutro non è più realmente al potenziale di terra.

Dato che i due circuiti a 115 V CA in una casa americana non possono mai essere bilanciati, c'è quasi sempre un flusso di corrente attraverso la linea neutra, quindi non è realmente al potenziale di terra.

Ora, immagina di utilizzare un dispositivo con un alloggiamento di metallo collegato a terra. Se stai usando il neutro come terra di sicurezza, allora l'alloggiamento non è davvero al potenziale di terra, quindi ottieni un formicolio di basso livello (si spera solo) se tocchi l'alloggiamento - non va bene, può ancora ferire.

Se c'è un corto tra il filo sotto tensione e l'alloggiamento metallico, la tensione sull'alloggiamento aumenta == Ouch, Ouch, Ouch. Se i fili neutri si spezzano nel cavo di alimentazione o hanno una connessione difettosa nella presa, l'alloggiamento di metallo è ora alla tensione di linea = utente morto.

Ora, immagina lo stesso dispositivo con un filo di terra di sicurezza. La messa a terra di sicurezza è collegata alla custodia in metallo. Poiché non c'è mai alcuna corrente che fluisce attraverso la terra di sicurezza (tranne quando ti protegge da un corto circuito), l'alloggiamento del dispositivo è davvero a livello del suolo = perfettamente sicuro, senza formicolio.

Se ora c'è un cortocircuito tra il filo sotto tensione e l'alloggiamento, la tensione sull'alloggiamento aumenterà solo un po '(resistenza del filo di terra) prima che l'interruttore si disconnetta. La tensione potrebbe diventare abbastanza alta da formicolare, ma non abbastanza da uccidere = l'utente può continuare a vivere.

Sulla base delle varie premesse, questa è probabilmente una domanda sui requisiti US NEC (National Electrical Code), credo.

Perché distinguere tra Wire-2 e Wire-3 nella presa di corrente ma poi collegarli ulteriormente lungo la linea?

Perché se li colleghi più a monte del pannello principale, allora hai un normale percorso di corrente di ritorno attraverso il filo di messa a terra, il che crea una situazione pericolosa per chiunque lo tocchi o qualsiasi cosa ad esso collegata, che è un sacco di involucri di metallo. Come ulteriormente dettagliato in un libro decente sull'argomento .

Il neutro è un conduttore di terra in virtù della connessione al servizio, ma non è un conduttore di terra perché non viene utilizzato per collegare nient'altro a terra. Viene utilizzato solo per trasportare la normale corrente di carico di luci, prese o altri dispositivi collegati dalla fase al neutro. Il conduttore collegato a terra rimane isolato da terra ovunque, ad eccezione del legame al servizio. Se viene effettuata più di una connessione a terra, le correnti neutre di carico si dividono tra il conduttore collegato a terra e i GECT (conduttori di messa a terra dell'apparecchiatura). Ciò può provocare un flusso di corrente continuo su sistemi di condutture o strutture e tubazioni metalliche, che può causare corrosione elettrolitica e interferenze con apparecchiature elettroniche sensibili a causa di campi magnetici irradiati.

In realtà la configurazione americana non è poi così infallibile poiché un palo di maiale (trasformatore) è condiviso da diverse case (nelle tombe) e un neutro aperto in una casa crea il seguente percorso di ritorno corrente attraverso la messa a terra di una casa vicina, qualcosa che è non estremamente facile da eseguire il debug (immagine dello stesso libro):

Per quanto riguarda l'altra domanda:

Perché è sicuro toccare Wire-3 ma non Wire-2, o perché Wire-3 può fornire un livello di protezione che Wire-2 non può?

Bene, è più sicuro per la maggior parte del tempo. È sicuramente altrettanto pericoloso durante un guasto. Lo stesso libro dice (p. 104):

Non dare mai per scontato che un conduttore per elettrodo di terra sia morto.

Infine, questa configurazione NEC è chiamata sistema di messa a terra TN-CS in lingo IEC. In Europa (tra cui Regno Unito), in particolare nelle aree urbane, il sistema TN-S, in cui la terra è divisa dal neutro tutto fino alla sottostazione è comune .

Come hai già letto altrove, Neutral è tenuto a trasportare la corrente di ritorno da Hot, ma è legato a Terra esattamente in un punto per renderlo in qualche modo più sicuro da toccare per caso. Oscilla solo di qualche volt invece di cento o due. Ecco perché cambi sempre il lato caldo di un carico anche se rende il circuito di controllo più difficile.

Poiché il neutro oscilla di alcuni volt e potrebbe riscaldarsi e cadere in casi estremi, rendendo così l'intero casino caldo, il suolo è necessario per fornire un vero 0V rispetto allo sporco. Ciò significa che non può trasportare alcuna corrente perché ciò non lo renderebbe più a terra alla fine dell'apparecchio, proprio come Neutral. Tuttavia, anche se non trasporta corrente di funzionamento, è necessario trasportare corrente di guasto in modo da far scattare il fusibile / interruttore se l'utente sarebbe altrimenti esposto a caldo.

Hai un buon punto e penso che sia ragionevole considerare che il filo 3 (terra) potrebbe essere completamente eliminato. Dopotutto non è che è come uno schermo che blocca le emissioni che emanano: è solo un filo e di solito ha una sezione trasversale più piccola di quella viva o neutra.

Ma come funzionerebbe un interruttore di dispersione a terra per proteggere un utente? (Un ELCB) sta lì a cercare una corrente di terra che fluisce di nuovo lungo il filo di terra - questa corrente dice che sta accadendo qualcosa di insolito al carico (TV, lavatrice, ventilatore a soffitto ecc.). Se scorre una corrente, un po 'di isolante si rompe e le parti potenzialmente esposte di un apparecchio (collegato al filo di terra) potrebbero essere in pericolo di connessione al filo sotto tensione a causa di degradazione o uso improprio. Se ciò accade, solo wire-3 può dircelo.

Le installazioni moderne (nell'UE) usano le RCB per fare la stessa cosa ma non si basano sulla misurazione di una corrente di terra: la implicano misurando la corrente di "differenza" tra corrente e neutro. Questo viene fatto alimentando L e N attraverso un nucleo toroidale e avendo un avvolgimento secondario multigiro che può innescare il ripristino se la "differenza" sale sopra (diciamo) 30mA.

Ora pensa al povero elettricista che collega la casa di qualcuno - se il neutro non era indistinguibile dalla vita da un semplice voltmetro, il suo lavoro sarebbe molto più difficile.

Pochi pensieri.

Se non c'è corrente che scorre attraverso Wire-3 non ci sarà potenziale attraverso di essa (legge di Ohm). In questo modo qualsiasi caso collegato a Wire-3 è anche al potenziale di terra, il che significa che è sicuro da toccare in quanto non esiste alcun potenziale tra caso e terra.

Il filo 2 trasporta corrente e se collegato al case porterebbe a un potenziale dal case a terra, che potrebbe essere dannoso. Inoltre è possibile che se Wire-2 si rompe e il dispositivo si collega in modo errato (Wire-2 e Wire-1 scambiati, facilmente possibile) il case ha improvvisamente il potenziale di piena fase a terra.

Se dovessi connettere Wire-2 in diversi punti a terra, renderebbe anche impossibile rilevare in modo affidabile le correnti residue - e quelle potrebbero già ucciderti.

Più in basso solo il personale addestrato sarà in contatto con le linee e la sicurezza aggiuntiva potrebbe non essere più necessaria. E risparmi un sacco di soldi non avendo un quarto filo fino al generatore. (Ci sono sistemi che funzionano così)

Sono almeno le cose che ho capito - o almeno lo spero.

L'intesa che ho sostenuto e che vorrei rafforzare è che "terra" viene più chiaramente definita "terra di sicurezza". È stato aggiunto come sistema di messa a terra secondario per sicurezza nel caso, diciamo, il cavo "caldo" è andato al case (metallico) del dispositivo. Non c'erano sempre circuiti monofase a 3 fili. Il filo "neutro" o "ritorno" è il conduttore di ritorno all'impianto del generatore. Cerco sempre di mantenere questo come riferimento. (Potrei essere molto lontano qui, ma ho l'impressione che il conduttore di ritorno non sia effettivamente necessario; ritorno attraverso la terra. Si prega di avvisare.) Nessun servizio regolare deve essere applicato al circuito di terra (verde) anche se sospetto che sia conveniente il filo inizia a essere utilizzato come ritorno dei circuiti di controllo elettrico (timer, ecc ...). L'elettricista e il proprietario non vorranno far passare un filo separato per questo e imbrogliano consentendo una piccola, piccola corrente. Gli interruttori a parete illuminati tradizionali si ottengono solleticando una piccola corrente attraverso il circuito della lampadina a incandescenza di cui non si nota alcuna luce. I CFL lampeggeranno (quando la carica si accumula). Una messa a terra separata consentirebbe all'interruttore illuminato a parete di funzionare se fosse costruito con un filo aggiuntivo. Quindi, permettiamo questo uso del circuito di terra o no? Dico di no perché sicuramente non sarebbe stato vivo. Il metodo del gocciolamento era un trucco ingannevole ma non era un circuito aperto. Un po 'tangente, ma questa è la praticità della situazione. Gli interruttori a parete illuminati tradizionali si ottengono solleticando una piccola corrente attraverso il circuito della lampadina a incandescenza di cui non si nota alcuna luce. I CFL lampeggeranno (quando la carica si accumula). Una messa a terra separata consentirebbe all'interruttore illuminato a parete di funzionare se fosse costruito con un filo aggiuntivo. Quindi, permettiamo questo uso del circuito di terra o no? Dico di no perché sicuramente non sarebbe stato vivo. Il metodo del gocciolamento era un trucco ingannevole ma non era un circuito aperto. Un po 'tangente, ma questa è la praticità della situazione. Gli interruttori a parete illuminati tradizionali si ottengono solleticando una piccola corrente attraverso il circuito della lampadina a incandescenza di cui non si nota alcuna luce. I CFL lampeggeranno (quando la carica si accumula). Una messa a terra separata consentirebbe all'interruttore illuminato a parete di funzionare se fosse costruito con un filo aggiuntivo. Quindi, permettiamo questo uso del circuito di terra o no? Dico di no perché sicuramente non sarebbe stato vivo. Il metodo del gocciolamento era un trucco ingannevole ma non era un circuito aperto. Un po 'tangente, ma questa è la praticità della situazione. permettiamo questo uso del circuito di terra o no? Dico di no perché sicuramente non sarebbe stato vivo. Il metodo del gocciolamento era un trucco ingannevole ma non era un circuito aperto. Un po 'tangente, ma questa è la praticità della situazione. permettiamo questo uso del circuito di terra o no? Dico di no perché sicuramente non sarebbe stato vivo. Il metodo del gocciolamento era un trucco ingannevole ma non era un circuito aperto. Un po 'tangente, ma questa è la praticità della situazione.

Il neutro (filo 2) non è collegato a terra. Misura la stessa massa della presa solo se non si assorbe corrente.

Non appena si assorbe corrente, la tensione sulla connessione neutra alla presa non sarà zero.

Facciamo un esempio:

L'uscita è a 50 piedi dall'interruttore che stai disegnando 12 amp, (un asciugacapelli,) filo 14G. Questo sito afferma che la resistenza è di 0,13 ohm.

12A, * 0,13 Ohm = 1,56 V sulla lama dell'uscita. Non molto, ma non zero.

Inoltre, ci sono interruttori e spine GFI più recenti che rilevano la presenza di corrente nel filo di terra e, in tal caso, scattano.

A seconda del paese, Wire-2 non è sempre neutro e collegato a Wire-3. Wire-1/2 può anche essere a due fasi (entrambe attive). Un altro aspetto è che Wire-3 è sempre collegato a terra, proteggendo l'involucro metallico dalla tensione in caso di guasto.

Ecco la ragione esatta in un inglese semplice. Se si utilizza uno strumento o un apparecchio e in qualche modo la normale "terra" viene disconnessa, si potrebbe quindi diventare la terra predefinita, scioccante, per non dire altro. Tuttavia, se il guscio del tuo elettroutensile, il telaio della tua lampada o tutto il metallo nella tua stufa elettrica è anche collegato a terra separatamente, sei al sicuro. In circostanze normali, la terra non si disconnetterebbe mai, ma una volta ogni tanto potrebbe, quindi è una buona idea avere il terzo filo correttamente collegato alla terra. Inoltre, con un cablaggio difettoso, è possibile che alcuni idioti colleghino i due fili al contrario, molti apparecchi funzionerebbero comunque, ma l'involucro potrebbe essere LIVE! Ma se l'involucro è collegato a terra separatamente, si brucerà immediatamente un fusibile.