¿Por qué la fuente de alimentación de la red eléctrica está referenciada a tierra?

No quieres que todo el sistema eléctrico de tu casa flote arbitrariamente. En primer lugar, solo una pequeña fuga o electricidad estática podría cargarlo a alta tensión. Todo el sistema tendría suficiente capacidad de conexión a tierra para que la descarga pudiera causar daños.

Entonces, ¿qué pasaría si alguna de las tres líneas se cortocircuitara accidentalmente al suelo? No sabría que sucedió nada si uno de ellos se cortocircuitara, pero de repente otras partes del sistema están en voltajes letales.

Aquí en los Estados Unidos, hay un transformador final cerca de su casa, a menudo en un poste de servicios públicos en la calle frente a su casa. Eso hace que el centro se conecte a 220 V desde cualquier alimentación de mayor voltaje en el poste de la red pública. Éstos se dejan aislados en el polo y las tres líneas introducidas en la casa. El grifo central se conecta a tierra con un cable grueso a un tubo de cobre que se introduce en el suelo o a una estaca de tierra solo para ese propósito. Esto deja dos fases de 110V con polaridad opuesta. La mayoría de los circuitos están conectados entre una de las fases y el centro, llamado "neutral". Unos pocos circuitos especiales de alta potencia, como para una secadora de ropa o una cocina eléctrica, están conectados a través de ambos extremos y, por lo tanto, son de 220 V en lugar de los 110 V habituales.

Parte de la razón por la cual el terreno lo configura para lidiar con la iluminación lo mejor posible. El sistema está conectado a tierra lo más cerca posible del panel de interruptores de la casa para minimizar el voltaje común en el sistema debido a la desviación de tierra. Imagínese lo que sucedería si el grifo del centro secundario del transformador estuviera conectado a tierra en el poste de servicio en lugar de su casa, y hubiera un rayo cercano. Fácilmente podría haber una compensación de kV múltiple entre la tierra central del grifo y el potencial del suelo real a los que se pueden conectar otras cosas en su casa, como el piso de concreto en el que está parado en el sótano, las tuberías de agua, etc. Incluso bien aislado y los dispositivos diseñados adecuadamente no lo protegerán de eso.

Porque cualquier transformador real no es un aislante ideal. Siempre hay varios cientos o miles de picofaradios de capacitancia entre los devanados primarios y secundarios.

Si no conecta a tierra el devanado secundario, en todas las salidas secundarias tendrá un voltaje de CA de 60 Hz flotante de aproximadamente la mitad del voltaje primario, como 5500 voltios en relación con la tierra.

Y, sí, además de los simples efectos de primer orden, hay docenas de aspectos de seguridad, normativos, de costos, ambientales y otros.

Sin una referencia a tierra, habría un riesgo muy alto si el primario de alto voltaje del polo de la red pública cortocircuitara al secundario de bajo voltaje (120 V o 240 V) - miles de voltios enviados a sus aparatos. Con una referencia de tierra, un cortocircuito de este tipo hará explotar un interruptor en el lado de los servicios públicos.