Perché usiamo il suolo

Me lo chiedevo da un po ', quindi ho scavato e, come al solito, Wikipedia è stata la più illuminante. Sembra che il telegrafo sia stata la prima volta che è stata introdotta la messa a terra per completare un circuito. Sembrava essere una buona idea risparmiare filo se non per il fatto che il terreno avrà molta più resistenza, quindi tutto sommato avrai bisogno di molta più energia per far fluire l'elettricità.

Questo andava bene per la telegrafia, ma per qualsiasi altra cosa, sembra avere più problemi del suo valore.

Ho letto l'argomento di un "punto di riferimento" nella misurazione delle tensioni assolute. Questa è la soluzione a un problema inventato. Le tensioni sono significative solo come differenze potenziali. Pertanto, si misurano le differenze potenziali, non si sceglie una cornice di riferimento senza significato.

Per quanto riguarda l'argomento della sicurezza, sembra che saremmo molto più sicuri senza il sistema di messa a terra. Se la terra non fosse utilizzata per completare il circuito, l'elettricità dovrebbe in genere ragionare per attraversare una persona nel terreno. Ciò ridurrebbe il rischio di folgorazione richiedendo che qualcuno tocchi entrambi i fili per rimanere scioccato anziché solo quello caldo. Il filo di terra sembra essere una misura di sicurezza adottata per evitare un problema non necessario.

Per quanto riguarda i sistemi a bassa tensione, la terra crea una fonte di rumore non necessaria. Per quanto ne so, il terreno fungerebbe da gigantesca batteria instabile + antenna. Qualsiasi differenza di ph nel terreno significherebbe un offset in cc - dipendente dalla differenza di acidità dell'acqua e delle composizioni minerali nei due punti di massa.

L'uso della terra per completare il circuito per i segnali radio significa resistenza non necessaria in un circuito. La tua qualità è in balia della tua scelta nel suolo piuttosto che nella progettazione del tuo circuito.

Probabilmente ci sono problemi che mi sono perso, ma mi chiedo davvero se ci sono alcuni vantaggi davvero sensati che mi sono persi.

Qualcuno conosce la storia / filosofia dell'uso della terra per completare i circuiti?

La connessione a terra o il riferimento vengono utilizzati quando vengono utilizzati perché la lunga esperienza ha dimostrato che è la scelta migliore nella pratica. "Reinventare la" ruota "di messa a terra può avere il suo posto in alcuni casi, ma di solito no. In molti casi ci sono aspetti concorrenti, ma il miglior risultato complessivo si ottiene usando il terreno. I sistemi di distribuzione dell'alimentazione ne sono un esempio.

I sistemi di tensione di rete o di rete sarebbero più sicuri se il sistema non fosse completamente referenziato da terra, e questo è il principio secondo cui i "trasformatori di isolamento" di sicurezza usano MA nel momento in cui un guasto mette a terra una parte del sistema in tutto o in parte su un circuito, quindi il l'intero sistema diventa letalmente pericoloso per gli utenti.

Si noti che SOLO UN utensile deve essere utilizzato con un trasformatore di isolamento e il trasformatore deve essere posizionato vicino allo strumento. L'uso di cavi lunghi dopo il trasformatore e due o più utensili rischia di mettere a terra un guasto in uno strumento o nel cablaggio lasciando l'altro non protetto.

La difficoltà nel mantenere un sistema isolato è in pratica (che è ciò che conta) molto più dura delle questioni causate dalla messa a terra. Alcuni sistemi di alimentazione a bordo della nave hanno entrambi i conduttori fluttuanti rispetto alla terra della nave (= potenziale dell'acqua di mare quando si galleggia in acqua salata) MA e guasti a terra sono pericolosi, come sopra, viene fatto un grande sforzo per rintracciare e rimuovere eventuali guasti a terra. In un sistema terrestre a cui non è stato fatto riferimento a terra, qualsiasi guasto a terra nella stessa fase influenzerebbe tutti gli utenti nella stessa fase. Quindi un'intera strada di case può essere colpita da un guasto su un circuito in una casa.

Una volta che si dispone di un sistema con riferimento a terra, gli aspetti di sicurezza del rilevamento e della gestione dei singoli circuiti possono essere facilmente gestiti. Gli alloggiamenti con messa a terra forniscono sia protezione che rilevamento, le correnti di guasto scorrono verso terra e possono essere "incoraggiate" per consentire una facile risoluzione degli errori (fusibili) o rilevate a livello molto basso (ELCB / GFI). Il riferimento a terra è complessivamente positivo nei sistemi di alimentazione domestici.

Pochi sistemi moderni usano la terra come un vero conduttore.
I sistemi di alimentazione SWER ( S ingle W ire E arth R eturn) erano molto utilizzati contemporaneamente e sono ancora utilizzati in alcuni sistemi rurali. Ne ho visto uno qui (Nuova Zelanda) alcuni mesi fa ma sono rari. Sono in effetti molto utili ed economici ma generalmente vengono eliminati per ragioni che spesso non hanno senso tecnico. Il costo di fornire una connessione di terra abbastanza buona a ciascuna estremità è nella maggior parte dei casi basso rispetto al costo di molti km di aggiunta di un conduttore aggiuntivo.

Linea SWER 19 kV:

Wikipedia SWER

SWER slidehow - bene

SWER video - NZ

Superba presentazione / tutorial SWER

SWER - Esperienza australiana con applicazione all'utilizzo nei paesi in via di sviluppo

SWER - Wikipedia

I segnali RF vengono spesso "lanciati" come segnali sbilanciati rispetto a un'immagine fantasma riflessa nel terreno. Un tipico radiatore verticale a quarto d'onda ha un'immagine implicita riflessa nel piano terra. Le alte torri delle stazioni AM brodcast utilizzano quasi tutte questo sistema. Ci sono economie nei materiali utilizzati rispetto al dipolo o altre antenne, il modello di radiazione è omnidirezionale e gli angoli di radiazione sono adatti alle comunicazioni ad onda diretta - la maggior parte del pubblico è vicino al trasmettitore per le stazioni di trasmissione AM.

• Le antenne di ricezione TV 9 i tradizionali design Yagi) e le stazioni di trasmissione a lunga distanza utilizzate per le notizie intercontinentali ecc. Spesso utilizzano invece antenne a fascio o simili. L'antenna HRH delta Loop non referenziata a terra è stata sviluppata appositamente per e da tali applicazioni.

Nei sistemi che necessitano di messa a terra, sono state sviluppate tecniche per fornire motivi che siano adeguatamente buoni per minimizzare adeguatamente gli effetti delle condizioni locali. Il terreno proprio ha essenzialmente una resistenza pari a zero in quanto ha dimensioni sensibilmente infinite. Collegare la terra locale alla terra reale è la sfida e i metodi e le esigenze sono ben compresi per ogni applicazione pertinente.

Stai facendo un mucchio di ipotesi errate. Alcuni sistemi di trasmissione di potenza molto vecchi usavano il terreno come uno dei conduttori, ma non è così che vanno le cose oggi, almeno non nuovi sistemi.

Altrimenti, supponi che le cose siano sempre connesse alla terra quando questo non è vero. Qui negli Stati Uniti, l'alimentazione elettrica di una casa è effettivamente fluttuante. Viene dal secondario di un trasformatore al di fuori di una delle tre fasi. Il secondario è 220 V con un rubinetto centrale. La maggior parte dei circuiti sono eseguiti tra un'estremità e il rubinetto centrale per ottenere 110 V. I circuiti ad alta potenza come le gamme elettriche o gli essiccatori sono cablati su tutto il secondario e sono quindi 220 V.

Mentre i tre fili del secondario del trasformatore fluttuano, il rubinetto centrale è deliberatamente messo a terra in casa. Questo è in parte per far fronte al fulmine e per prevenire un grande accumulo statico. Senza il collegamento di terra, l'intero circuito potrebbe caricarsi fino ad un certo voltaggio elevato rispetto alla terra. In una tempesta di fulmini questo potrebbe essere particolarmente grave, anche senza un colpo diretto.

Quando dici "terra", dovresti davvero distinguere tra terra e circuito. La terra è come sembra, una connessione diretta con la terra. La terra del circuito non ha davvero nulla a che fare con la terra reale. È solo il nome che diamo al nodo nel circuito che consideriamo il riferimento 0 V per gli altri nodi. Questo è principalmente per comodità.

La radio è di nuovo un problema completamente diverso. Le onde radio non completano un circuito, almeno non nel caso normale generale quando ci si trova nel campo lontano. Il terreno viene utilizzato nelle radio come riferimento per l'antenna e talvolta come specchio per rendere più grande una piccola antenna. A volte quella terra è terra, ma spesso no, e certamente non deve esserlo.

Ho notato questo sito nella mia ricerca di trovare la prima volta che qualcuno ha deciso di mettere a terra e la rete di alimentazione elettrica. Le ragioni per la messa a terra o la messa a terra sono almeno 3 volte superiori a quanto ho scoperto durante lo studio dell'elettricità:

1 Build statico dall'alto, in particolare sui materiali di consumo. L'accumulo statico sui cavi aerei del vento, ecc., Che sono ovviamente collegati direttamente agli elettrodomestici, darebbe a qualcuno una brutta scossa da un elemento tostapane attraverso una persona a terra.

2Fenomeni di terra arcuata. Ho letto in un vecchio documento sul sistema di approvvigionamento precoce in Wisconsin. Molti riferimenti in rete a Arcing Ground. Ma quando lo capisco nei primi sistemi senza messa a terra si notò che quando un conduttore di fase cadeva a terra e veniva raccolto di nuovo un arco veniva disegnato inaspettatamente. È stato realizzato da quando una volta che un filo è a terra, un circuito completo involontario si forma attraverso la capacità tra le altre fasi e la terra ora collegata. A volte si forma un circuito vicino al risonante che causa tensioni molto elevate tra le altre fasi e il conduttore di terra non intenzionale che è pericoloso. Collegando i vari livelli di tensione del sistema di alimentazione a terra questo problema di terra ad arco viene eliminato poiché l'accoppiamento capacitivo tra conduttori aerei e terra viene messo in corto circuito.

3Il terreno è un conduttore. Quindi se in un sistema senza messa a terra si verifica un guasto di isolamento in modo tale che una fase sia collegata a terra, la terra diventa viva a quella tensione ma succede poco altro. Fino a quando si verifica un secondo errore. Il terreno collega quindi i due guasti insieme e possono verificarsi alte correnti e un'eccitazione involontaria delle apparecchiature. cioè un tostapane con il suo attivo collegato a terra in No 1 Main St può essere collegato a una lampada al No 26 Main St con il suo attivo anche in corto a terra. L'accensione del tostapane al numero 1 farà illuminare la lampada al numero 26 e viceversa. Senza dubbio ciò avrebbe confuso qualsiasi elettricista. Acquista collegando il punto stella (Wye) del trasformatore di alimentazione a terra sappiamo esattamente cosa aspettarci dal terreno. È un conduttore neutro semplicemente perché lo colleghiamo al neutro di alimentazione.

La cosa di riferimento della tensione è proprio che collegando a terra il punto stella la tensione a terra viene minimizzata alla tensione di fase piuttosto che alla tensione di linea. I sistemi SWER sono ancora comuni nelle aree rurali dell'Australia. Alcune miniere, fabbriche e navi funzionano con un sistema rinvenuto. In questo caso gli indicatori o i relè sono disposti in modo tale che se si verifica una connessione a terra, questo viene immediatamente indicato o allarmato e l'elettricista in servizio troverà e correggerà l'errore (si spera) prima che si verifichi una seconda connessione a terra. Il vantaggio è che il sistema può subire un guasto e non scattare, mantenendo così la fornitura e la produzione. Finché l'errore viene rapidamente isolato e risolto. Qualcuno sa chi e quando hanno messo a terra il sistema di approvvigionamento?

Guarda il sistema elettrico come il nostro sistema circolatorio, una linea di pressione e una linea di ritorno, positiva e negativa, calda e neutra, (un singolo circuito) nel più semplice dei circuiti. Il terreno deve essere usato solo per sicurezza.