C'è più di un modo per scuoiare questo gatto, fino ad oggi
Sebbene esista uno standard globale per i sistemi di messa a terra, IEC 60364 per la precisione, non stabilisce un unico mezzo di messa a terra. Al contrario, definisce tre modalità di base per eseguire la funzione di messa a terra di rete e la divide ulteriormente in tre sottocategorie:
- Terra-Terra (TT)
- Isolation-Terra (IT)
- Terra-Network (TN):
- Combinato (TN-C)
- Separato (TN-S)
- Combinato / separato (TN-CS)
Inoltre, in alcune applicazioni viene utilizzata un'impedenza di terra , anziché un filo solido dal punto di terra all'elettrodo di terra. A seconda del sistema, possono anche essere necessari hardware speciali per il rilevamento e l'eliminazione di guasti (come rilevatori di guasti a terra o dispositivi di protezione da corrente residua / guasto a terra).
Discuteremo ora di questi sistemi a loro volta, a partire dal sistema TT, poiché questo è ciò che la tua illustrazione descrive. Tieni presente che non esiste One True Way: ogni sistema ha i suoi vantaggi e svantaggi e gli standard locali variano.
Terra-Terra (TT) - ognuno ottiene la propria terra
La tua illustrazione, riprodotta sopra, raffigura il sistema di terra Terra-Terra (TT), in cui ogni consumatore (struttura alimentata) nel sistema ha il proprio elettrodo di terra locale, senza connessione metallica al sistema di terra dell'utilità. A causa del fatto che la sporcizia è un pessimo conduttore di elettricità rispetto al rame, l'utilizzo di un sistema TT richiede un dispositivo a corrente residua da utilizzare per la disconnessione / protezione principale presso il consumatore (unità di consumo o quadro principale), che lo ha reso poco pratico fino a circa 50 anni fa, quando gli RCD iniziarono a diventare ampiamente disponibili.
Tuttavia, presenta alcuni vantaggi quando si tratta di controllare il rumore condotto che entra nella rete, il che lo rende attraente per le telecomunicazioni e gli impianti di elaborazione su larga scala. Può anche essere trovato in ambienti in cui l'integrità dei percorsi di collegamento a terra metallici non può essere garantita, come ad esempio i circuiti esterni sono frequenti, sebbene alcuni standard locali (come nel Nord America) vietino questo sistema di messa a terra, mentre altri (come in Giappone , Danimarca e Francia) la favoriscono fortemente.
Isolated-Terra (IT) - guarda ma niente terra!
In realtà non c'è nulla nella teoria elettrica che richiedaun circuito elettrico da collegare a terra stesso, altrimenti non sarebbe possibile collegare il laptop a una presa su un aereo per caricarlo! Alcune installazioni fisse di rete omettono anche la connessione dell'elettrodo di terra al punto di messa a terra della rete, come illustrato sopra, e di conseguenza usano quello che viene chiamato un sistema di messa a terra IT (o "sistema senza messa a terra" nel linguaggio nordamericano). Ciò è comune nelle aree di processo industriale continue in cui è richiesta un'elevata affidabilità o per fornire una protezione aggiuntiva contro gli urti in luoghi come sale operatorie, poiché il primo errore in un sistema IT non provoca il flusso di corrente attraverso l'errore in una situazione ideale. (In altre parole, se colpissi un sistema basato sull'IT, diventeresti il proverbiale "piccione su una linea elettrica", fino a quando qualcun altro non lo colpisse nello stesso momento.)
Invece di un RCD per rilevare e scollegare i guasti a terra, un sistema IT utilizza un rilevatore di terra (dispositivo di monitoraggio dell'isolamento) che emette un allarme per gli operatori se viene rilevato un guasto a terra sulla rete. Ciò consente l'arresto regolare del processo in un processo industriale continuo o la ricerca di guasti mentre il processo è "attivo". Tuttavia, richiede procedure speciali per garantire che il primo guasto venga rilevato e eliminato prima dell'introduzione di un secondo guasto, poiché tale secondo guasto farà scorrere le correnti di guasto attraverso entrambi i guasti, il primo guasto sostituirà un elettrodo di terra. Inoltre, le sovratensioni transitorie più elevate sui sistemi IT comportano maggiori sollecitazioni sull'isolamento, aumentando il rischio di guasto dovuto alla rottura dell'isolamento.
Alcune installazioni su scala ridotta (come nei laboratori e nei siti di lavoro) utilizzano un trasformatore di isolamento per fornire una rete locale con messa a terra IT, senza un dispositivo di monitoraggio dell'isolamento. Questo viene fatto per fornire un ulteriore livello di protezione contro gli shock, ma, salvo per i laboratori che lavorano su componenti elettronici di riferimento alla rete, è stato reso in gran parte obsoleto da sensibili dispositivi di protezione da corrente residua / guasto a terra. Le normative locali raramente, se non mai, impongono la messa a terra dell'IT, salvo alcune applicazioni sensibili (come l'alimentazione alle sale operatorie chirurgiche); tuttavia, può essere consentito come eredità di installazioni precedenti (Norvegia) o sotto supervisione addestrata in ambienti industriali (Nord America).
Terra-Network - tutte le terre insieme ora, per favore
Il sistema di messa a terra finale, e più comune, in uso è il sistema di messa a terra Terra-Network (TN), nei suoi vari gusti. In questi sistemi, viene fornito un percorso metallico tra l'elettrodo di terra di utilità e l'elettrodo di terra del consumatore, fornendo una facile disconnessione automatica (tramite il dispositivo di protezione da sovracorrente del circuito) di guasti alle strutture metalliche collegate a terra, mantenendo bassi gli stress di isolamento. La natura di questo percorso metallico, tuttavia, varia tra i sottotipi di messa a terra TN:
- In un sistema "combinato" o TN-C, l'elettrodo di terra di consumo è collegato al filo neutro e non viene fornita all'utente una terminazione di terra separata, come illustrato sopra. Le masse del telaio sono collegate al neutro (o non sono affatto collegate) in un sistema TN-C e non sono previsti terminali di messa a terra separati nelle prese in questo sistema. I sistemi TN-C sono piuttosto universalmente obsoleti, tuttavia, a causa dell'incapacità di fornire un'efficace protezione della corrente residua su una rete TN-C per alcune classi di guasti, nonché i rischi di una rottura nel conduttore combinato terra / neutro. Di conseguenza, sono visti solo come un'eredità di installazioni più vecchie (in particolare in Nord America, dove le installazioni realizzate prima degli anni '60 potrebbero non avere alcun efficace collegamento di terra protettivo).
- L'opposto di un sistema TN-C è il sistema di terra "separato" o TN-S, in cui il legame neutro-terra viene eseguito all'estremità del servizio, con terra protettiva separata e conduttori neutri portati completamente dall'utilità al consumatore e l'elettrodo di terra del consumatore collegato alla terra di protezione in arrivo, come visto sopra. Ciò comporta costi aggiuntivi per l'utilità in alcuni casi e ha anche il rischio che la terra di protezione nel servizio di utilità possa guastarsi silenziosamente e lasciare l'utente non protetto da scosse elettriche, ma fornisce una connessione a terra relativamente silenziosa tramite la rete. A causa dei costi e dei rischi sostenuti, tuttavia, anche la vera messa a terra TN-S è in gran parte obsoleta, e generalmente si vede solo nelle installazioni più vecchie, anche se alcuni locali (India, a quanto pare) lo usano ancora per nuovi lavori.
- È anche possibile combinare le caratteristiche dei sistemi di cui sopra per produrre un ibrido dei due, chiamato sistema di messa a terra TN-CS. In tale configurazione, la terra di protezione e il neutro sono collegati tra loro e all'elettrodo di terra di consumo in un punto a valle dell'utilità, come mostrato sopra (questo è ciò che descrive anche la risposta di Dave Tweed). In genere, questo punto è dove il consumatore accetta il servizio dall'utilità, immediatamente adiacente all'hardware di misurazione dell'utilità in un'unità di consumo principale (quadro elettrico) o quadro principale. Gli annessi alimentati da questo pannello principale possono avere i propri sistemi di elettrodi di terra, ma non lo sarannohanno una connessione di neutro-terra (a meno che la dependance non sia alimentata da TN-C invece che da TN-S, come nelle vecchie installazioni in Nord America). A causa del suo basso costo e delle proprietà di sicurezza relativamente buone (sia la disconnessione automatica che il rilevamento della corrente residua funzionano bene e il danneggiamento del cablaggio di rete non costituisce un rischio di scossa all'interno delle installazioni dei consumatori), questa è la forma più comune di messa a terra TN, e viene utilizzato (e imposto in nuovi lavori) nella maggior parte dei luoghi in cui vengono distribuiti sistemi TN (come Nord America, Australia, Nuova Zelanda e Israele, nonché le parti d'Europa che non utilizzano invece la messa a terra TT).
Messa a terra dell'impedenza - un punto a metà strada tra "terra" e "nessuna terra"
In alcuni ambienti, è desiderabile controllare l'entità delle correnti di guasto a terra per motivi di sicurezza o affidabilità. Di conseguenza, messa a terra di impedenzaschemi sono visti in alcune applicazioni, in cui una resistenza o bobina è collegata tra il punto di terra della rete e l'elettrodo di terra. Questa pratica limita l'entità della corrente di guasto e della sovratensione transitoria a valori più ragionevoli per le applicazioni in cui è distribuito e consente anche di impiegare ragionevolmente la disconnessione della corrente residua; tuttavia, richiede alcune delle stesse cure richieste da una rete con messa a terra IT e inoltre non può essere utilizzata per servizi di utilità generale a causa dell'incapacità di avere più punti di messa a terra su tale rete. Ciò limita la sua utilità alle applicazioni industriali e istituzionali in cui il cliente provvede al proprio trasformatore, fornendo una sezione di rete elettrica, completa di punto di messa a terra, interamente sotto il controllo del cliente
