A conexão de aterramento no sistema elétrico doméstico é realmente necessária?
Eu sei que a resposta à minha pergunta é "Sim, é!". A conexão de aterramento é necessária para evitar que uma pessoa toque em uma parte metálica de um equipamento defeituoso e receba um choque elétrico. Assim, a pessoa atua como o condutor fechando o circuito entre a parte metálica de alta tensão e o solo (a zero volt por definição). A conexão de aterramento, portanto, oferece um caminho alternativo para a corrente fluir, e isso acontece porque em algum lugar ao longo do sistema de distribuição de energia, o fio neutro N é conectado a uma haste metálica plantada no solo. Minha pergunta é: e se essa conexão fio neutro - terra for removida, conforme ilustrado na imagem? Isso tornaria desnecessário o fio terra nas tomadas elétricas residenciais, pois quem toca na caixa metálica de um equipamento defeituoso não fecha o circuito, pois não há circuito incluindo o terra. Então, pelo que entendi, isso funcionaria (talvez) se o sistema de distribuição de energia não estivesse aterrado em qualquer lugar. É possível realizar um sistema de distribuição de energia totalmente flutuante do solo? Tenho certeza que a resposta é não, mas não sei por quê ... então, por que não é possível ??? Obrigado.
Respostas
O que você não está considerando é que um chassi aterrado ou caixa de metal contendo uma conexão ativa "não autorizada" será auto-reveladora caso ocorra uma falha que faça com que a energia elétrica toque o metal aterrado. Ele queimará um fusível e, em alguns milissegundos, o problema será seguro e revelado .
Para uma fonte de CA isolada (como o secundário de um transformador de isolamento), não há nada que indique que a energia pode ter entrado em contato com a caixa de metal. Você pode tocá-lo e talvez receber um pequeno formigamento, mas não é claramente revelador.
A falha 1 ocorreu e não é auto-reveladora ...
Algum tempo depois, ocorre outra falha que pode estar em qualquer lugar da sua rua e em qualquer uma das casas dessa rua. Essa falha faz com que o neutro seja conectado à terra.
A falha 2 também não se revela porque não queima um fusível: -
Em seguida, você toca na caixa de metal ou chassi desenterrado: -
simular este circuito - Esquema criado usando CircuitLab
As setas magenta mostram o fluxo da corrente de eletrocução
Agora, a caixa de metal é uma armadilha mortal (porque não está aterrada) e está esperando que a próxima pessoa azarada apareça e toque nela. Nada se revelou que diga a você que uma situação perigosa surgiu.
A primeira "dica" (se você sobreviver à dica) é a eletrocussão.
Além da resposta de Andy, uma fonte flutuante pode exigir dois disjuntores em cada circuito para desarmar as duas linhas, pois você não pode prever qual fase será "neutralizada" pela primeira falha.
Neutralizar deliberadamente uma linha evita esse risco e, portanto, apenas os fios energizados requerem proteção por fusível ou disjuntor.
O sistema de aterramento mostrado é o sistema TT seguido na Itália por uma tensão de alimentação trifásica de 400 V e monofásica de 230 V.
Nesse sistema, a responsabilidade do aterramento do neutro do transformador é do provedor de serviços públicos, enquanto a do aterramento do invólucro de metal é do consumidor.
O sistema permite o uso de disjuntores (MCBs) e interruptores de circuito de falha de aterramento (GFCIs) para eliminar falhas linha a linha, linha a neutro e linha a terra.
O local mais provável de uma falha de linha para a terra seria em um invólucro de metal. Se os invólucros de neutro e de metal não forem aterrados, nenhum desarme ocorreria para eliminar tal falha e ela permaneceria despercebida. O resultado natural seria eletrocussão devido ao contato com o invólucro de metal energizado e a terra, caso outra linha ou o neutro fosse aterrado simultaneamente em outro lugar.
Em um três sistema de fase, sem seres humanos (ou animais valiosos / equipamentos), e sem quebras de condutores, não há necessidade para isso redundante, ou conexão 'Neutral' 'Terra'.
Os problemas surgem quando há falhas, humanos e animais / equipamentos valiosos que precisam de proteção contra energia elétrica (incêndio), correntes corporais (choque / morte) e sobretensão (equipamento).
A terra, e pedaços de metal presos nela, fornecem um bom caminho de condução para os humanos que tocam o sistema defeituoso e a 'terra'.
Todo o alarido é para tentar garantir que humanos (e animais valiosos) que normalmente estão tocando a terra não toquem também equipamentos defeituosos com tensões que podem induzir correntes de choque. E também que as correntes de falha (nos fios) são altas o suficiente para queimar os fusíveis (disjuntores) que precisam de baixa impedância para e através da Terra.
Por isso, nos certificamos de que há isolamento e distância suficientes para que as pessoas não possam tocar nos circuitos ativos, que os circuitos estão com fusíveis e aterrados (conexão de retorno de backup) e também hoje em dia que também temos proteção contra vazamento (corrente residual ou falha de aterramento) dispositivos.
O aterramento não é realmente complicado, mas muitos aspectos diferentes são varridos para baixo do mesmo tapete (por exemplo, danos ao equipamento de alimentação por superaquecimento, morte por incêndios, morte por choque elétrico, danos ao equipamento por transientes de tensão, para identificar algumas das falhas medidas de proteção na oferta moderna).