AC: ¿Por qué diferenciar entre Ground y Neutral?

Si los cables fueran 100% confiables y tuvieran resistencia cero, no habría diferencia entre el neutro (conductor conectado a tierra) y la conexión a tierra de seguridad (conductor de conexión a tierra). Sin embargo, ninguna condición se aplica.

Incluso si los conductores de conexión a tierra neutra y de seguridad están conectados al panel del interruptor, un dispositivo de toma de corriente a cierta distancia de la caja puede causar una caída de voltaje significativa en el conductor conectado a tierra neutra. Tener cualquier parte expuesta del dispositivo conectado a tierra usando un conductor de conexión a tierra de seguridad separado evitará que aparezca voltaje en su extremo del cable neutro en sus partes expuestas.

Además, el uso de conductores separados garantiza que se puedan producir una variedad de fallas únicas sin crear una situación inmediatamente peligrosa (aunque una segunda falla que ocurra sin la primera corrección haya sido inmediatamente peligrosa).

1. Si las partes expuestas de un dispositivo están conectadas al conductor de conexión a tierra de seguridad, y un cable caliente dentro del dispositivo toca accidentalmente esas partes, las corrientes de cortocircuito deben disparar el interruptor.

2. Si el cable caliente falla entre el panel del interruptor y el dispositivo, el dispositivo no recibirá energía, pero no habrá voltajes peligrosos en ningún lugar cerca del dispositivo.

3. Si el cable neutro con conexión a tierra falla, el cable neutro en el dispositivo puede estar solo a unos pocos ohmios separados del potencial directo directo, pero no fluirá corriente a través de él, y no existiría una ruta desde allí hasta el El operador podría tocar. Las partes expuestas seguirían estando conectadas de manera segura al conductor de puesta a tierra de seguridad.

4. Si el cable de conexión a tierra de seguridad falla, el dispositivo ya no estará protegido contra la posibilidad de que un cable caliente toque la caja, pero no se crearía un peligro inmediato.

Si el caso no estuviera conectado a nada, la falla # 1 crearía una situación inmediata potencialmente letal; si estuviera conectado a un punto muerto, el fallo # 3 crearía una situación inmediata potencialmente letal. Sin embargo, con ambos cables presentes, un solo fallo no creará peligro inmediato.

TL; DR:

El cable a tierra es una característica de seguridad para mantenerte seguro en caso de que las cosas no funcionen correctamente.

Usted tiene un cable neutro como cable conductor de corriente para proporcionar energía.

Usted tiene el cable de conexión a tierra como un punto de conexión a tierra seguro para equipos con carcasas conductoras (metálicas) y como un circuito seguro de cortocircuito para la corriente cuando las cosas van mal.

Ahora, algunos antecedentes. En los EE. UU., La energía se entrega a la casa a un voltaje más alto y se reduce para proporcionar 230 VCA con una toma central.

El neutro está conectado a la toma central.

Desde los dos extremos de la salida del transformador tiene 230 VCA.

Desde cualquier extremo hasta el centro, tiene 115 VCA.

Por lo tanto, hay 2 circuitos que proporcionan 115 VCA. Estos 2 circuitos proporcionan energía a la mitad de las luces y a la mitad de los puntos de venta de la casa.

Por lo tanto, el neutro está flotando, y con un voltaje desconocido por encima del voltaje de la tierra (literal) debajo de tus pies. Tocar el neutro sería muy peligroso. Tocar cualquiera de los cables activos también es muy peligroso.

Para evitar que el neutro flote, está conectado a la tierra de la casa; hay un gran conductor metálico en la tierra debajo de la casa que proporciona una conexión real a la tierra real.

Hay dos puntos de peligro cuando se trata de un sistema de energía.

Uno es el peligro de conectarse entre dos líneas que llevan voltaje, lo que obviamente hará que la corriente fluya a través de su cuerpo.

El otro peligro es si te conectas entre una línea de tensión y el suelo, literalmente, el suelo debajo de tus pies. Si el sistema de energía no está conectado a tierra, siempre habrá una diferencia de voltaje medida a tierra.

El primer peligro puede solucionarse nunca tocando más de un cable a la vez, por lo general bastante fácil de hacer.

El segundo es mucho más difícil. Si toca cualquier cable de un sistema de energía sin conexión a tierra, habrá una diferencia de voltaje entre él y la tierra y la corriente fluirá a través de su cuerpo = ouch / dead.

Para reducir este segundo peligro, los sistemas de energía están conectados a tierra.

En los EE. UU., conectas a tierra el cable neutro. Ahora está (casi) en el potencial de tierra. Ahora, hay un cable que debería ser seguro tocar (accidentalmente). Esta es la razón para conectar el neutro a tierra.

Los dos cables activos están ahora a 115 VCA según lo medido a tierra, pero solo hay un cable vivo en cada toma, por lo que el cableado es un poco más seguro: solo hay un cable en la caja de salida que puede matarlo.

PERO no hemos terminado todavía. Si hay una gran corriente que fluye a través del neutro, entonces (gracias a la ley de Ohm) habrá una diferencia de voltaje entre este y la tierra, por lo que el neutro ya no está realmente en el potencial de tierra.

Dado que los dos circuitos de 115 VCA en una casa estadounidense nunca se pueden equilibrar, casi siempre hay un flujo de corriente a través de la línea neutral, por lo que no está realmente en el potencial de tierra.

Ahora, imagine que está utilizando un dispositivo con una carcasa metálica con conexión a tierra. Si está utilizando el neutro como conexión a tierra de seguridad, entonces la carcasa no está realmente a un potencial de tierra, por lo que si toca la carcasa, es posible que tenga un bajo nivel de cosquilleo (no es bueno, todavía puede doler).

Si hay un cortocircuito entre el cable vivo y la carcasa metálica, el voltaje en la carcasa aumentará == Ouch, Ouch, Ouch. Si el cable neutro se rompe en el cable de alimentación o tiene una mala conexión en el tomacorriente, la carcasa de metal está ahora en el voltaje de línea = usuario muerto.

Ahora, imagine el mismo dispositivo con un cable de tierra de seguridad. La tierra de seguridad está conectada a la carcasa de metal. Dado que nunca fluye corriente a través de la conexión a tierra de seguridad (excepto cuando lo protege de un cortocircuito), la carcasa del dispositivo está realmente a nivel del suelo = perfectamente segura, sin hormigueo.

Si ahora hay un cortocircuito entre el cable vivo y el alojamiento, el voltaje en el alojamiento solo aumentará un poco (resistencia del cable a tierra) antes de que se desconecte el interruptor. El voltaje puede llegar a ser lo suficientemente alto como para tintinear, pero no lo suficiente para matar = el usuario puede seguir viviendo.

Según las distintas premisas, es muy probable que esta sea una pregunta sobre los requisitos del NEC de EE. UU. (National Electrical Code), creo.

  

¿Por qué diferenciar entre Wire-2 y Wire-3 en la toma de corriente pero luego conectarlos más abajo en la línea?

Porque si los conecta más arriba del panel principal, entonces tiene una ruta de corriente de retorno normal a través del cable de conexión a tierra, lo que crea una situación insegura para cualquier persona que lo toque o cualquier cosa conectada a él, que es una gran cantidad de cubiertas metálicas. . Como se detalla en un libro decente sobre el tema .

  

El neutro es un conductor a tierra en virtud de la conexión en el servicio, pero no es un conductor a tierra porque no se utiliza para conectar nada más a   suelo. Solo se utiliza para transportar la corriente de carga normal de luces, tomacorrientes,   u otros dispositivos que estén conectados de fase a neutro. El conductor conectado a tierra permanece aislado de la tierra en todas partes, excepto por el enlace en el servicio. Si se realiza más de una conexión a tierra, las corrientes neutrales de carga se dividirán entre las conexiones a tierra   Conductor y los EGC (conductores de puesta a tierra de equipos). Esto puede resultar en un flujo continuo de corriente en los sistemas de conductos o estructuras metálicas y tuberías, lo que puede causar corrosión electrolítica e interferencia con equipos electrónicos sensibles.   Debido a los campos magnéticos irradiados.

En realidad, la configuración de los EE. UU. no es tan infalible ya que un polo de cerdo (transformador) es compartido por varias casas (en los barrios) y un neutro abierto en una casa crea la siguiente ruta de retorno actual a través de la conexión a tierra de una casa cercana , algo que no es muy fácil de depurar (imagen del mismo libro):

Encuantoalaotrapregunta:

  

¿PorquéessegurotocarelCable3peronoelCable2,oporquéelCable3puedeproporcionarunniveldeprotecciónqueelCable2nopuede?

Bueno,esmássegurolamayorpartedeltiempo.Seguramenteesigualdeinseguroduranteunafalla.Elmismolibrodice(pág.104):

  

Nuncaasumaqueunconductordeelectrododeconexiónatierraestámuerto.

Finalmente,estaconfiguraciónobligatoriadeNECsedenominasistemadepuestaatierraTN-C-SenlajergaIEC.EnEuropa(incluidoelReinoUnido),particularmenteenáreasurbanas,elsistemaTN-S,enelquelatierrasedividedesdeelpuntomuertohastalasubestación es común .

Como ya ha leído en otra parte, se requiere que Neutral lleve la corriente de retorno de Hot, pero está vinculado a Ground en exactamente un punto para que sea más seguro tocarlo por accidente. Sólo oscila unos pocos voltios en lugar de cien o dos. Por eso siempre cambia el lado caliente de una carga, incluso si hace que el circuito de control sea más difícil.

Debido a que el Neutral oscila unos pocos voltios y podría calentarse y caerse en casos extremos, lo que hace que todo el desastre sea Caliente, se requiere una conexión a tierra para proporcionar un verdadero 0V en comparación con la suciedad. Esto significa que no puede transmitir ninguna corriente porque eso haría que ya no se conecte a tierra al final del dispositivo, al igual que Neutral. Sin embargo, a pesar de que no transporta corriente de funcionamiento, se requiere que lleve corriente de falla para disparar el fusible / disyuntor si el usuario de lo contrario estaría expuesto al calor.

Usted hace un buen punto y creo que es razonable considerar que el cable 3 (tierra) podría eliminarse por completo. Después de todo, no es que sea como una pantalla que detiene las emisiones que emanan, es solo un cable y, por lo general, tiene una sección transversal más pequeña que cualquiera en vivo o neutral.

Pero entonces, ¿cómo funcionaría un interruptor automático de fuga a tierra para proteger a un usuario? Se encuentra allí (un ELCB) buscando una corriente de tierra que fluya hacia atrás a través del cable de tierra; esta corriente le dice que algo inusual está sucediendo en la carga (TV, lavadora, ventilador de techo, etc.). Si circula una corriente, se está rompiendo algo de aislamiento y las partes potencialmente expuestas de un aparato (conectado a un cable de tierra) pueden estar en peligro de conectarse al cable vivo debido a la degradación o el uso incorrecto. Si esto sucede, solo el cable 3 nos puede decir esto.

Las instalaciones modernas (en la UE) utilizan RCB para hacer lo mismo pero no confían en medir una corriente de tierra; lo implican al medir la corriente de "diferencia" entre la corriente y la neutral. Esto se hace alimentando L y N a través de un núcleo toroidal y teniendo un devanado secundario de varias vueltas que puede desencadenar el reinicio si la "diferencia" aumenta por encima de (por ejemplo) 30 mA.

Ahora piense en el pobre electricista que está cableando la casa de alguien: si un neutralímetro no se pudiera distinguir con un voltímetro simple, entonces su trabajo es mucho más difícil.

Sólo algunos pensamientos.

Si no fluye corriente a través del Cable-3, no habrá potencial a través de él (ley de Ohmios). De esa manera, cualquier caso que esté conectado a Wire-3 también estará al potencial de tierra, lo que significa que es seguro tocarlo ya que no hay potencial entre el caso y la tierra.

El cable-2 transporta corriente y, si está conectado a la caja, podría llevar a un potencial desde la caja a tierra, lo que podría ser perjudicial. También es posible que si el Cable-2 se rompe y el dispositivo se enchufa de manera incorrecta (el Cable-2 y el Cable-1 se intercambian, fácilmente posible), la caja repentinamente tiene potencial de fase a tierra.

Si conectara el cable 2 en diferentes puntos a tierra, también haría imposible detectar las corrientes residuales de manera confiable, y eso ya puede matarlo.

Más abajo en la línea, solo personal entrenado estará en contacto con las líneas y la seguridad adicional podría ya no ser necesaria. Y ahorra mucho dinero al no tener un cuarto cable hasta el generador. (Hay sistemas que funcionan así)

Es al menos lo que entendí, o espero que al menos.

El entendimiento que he sostenido y me gustaría reforzar es que "tierra" se menciona más claramente como "tierra de seguridad". Se agregó como un sistema de conexión a tierra secundario para la seguridad en caso de que, por ejemplo, el cable "caliente" fuera a la caja (metálica) del dispositivo. No siempre hubo circuitos monofásicos de 3 hilos. El cable "neutral" o "de retorno" es el conductor de retorno a la planta del generador. Siempre trato de mantener esto como mi referencia. (Puede que esté muy lejos de aquí, pero tengo la impresión de que el conductor de retorno no es realmente necesario; regrese a tierra. Por favor, avise.) No se debe aplicar un servicio regular al circuito de tierra (verde), aunque sospecho que es conveniente El cable se está empezando a utilizar como retorno de los circuitos de control eléctrico (temporizadores, etc.). El electricista y el propietario tampoco querrán usar un cable separado para esto y harán trampa permitiendo una corriente pequeña y pequeña. Los interruptores de pared iluminados tradicionales se logran haciendo cosquillas a una pequeña corriente a través del circuito de bombillas incandescentes del cual no se percibe luz. Los CFL parpadearán (a medida que aumenta la carga). Una conexión a tierra separada permitiría que el interruptor de la pared iluminada funcionara si se construyera con un cable adicional. Entonces, ¿permitimos este uso del circuito de tierra o no? Yo digo que no porque estaba destinado a no ser en vivo. El método de goteo fue una trampa engañosa pero no fue un circuito abierto. Un poco tangente, pero esta es la practicidad de la situación.

El neutro (cable-2) no está conectado a tierra. Solo mide lo mismo que el suelo en la salida si no está extrayendo corriente.

Tan pronto como consuma corriente, el voltaje en la conexión neutral en la salida no será cero.

Vamos a usar un ejemplo:

El tomacorriente está a 50 pies del disyuntor que está consumiendo 12 amperios (un secador de pelo), cable 14G. Este sitio , dice que la resistencia es de 0.13 Ohms.

12A, * 0.13 Ohm = 1.56V en la cuchilla en la salida. No mucho, pero no cero.

Además, hay nuevos interruptores y enchufes GFI que detectan si hay corriente en el cable de tierra y se desconectarán si es así.

Según el país, el Cable-2 no siempre es neutral y está conectado al Cable-3. Wire-1/2 también puede ser de dos fases (ambas en vivo). Otro aspecto es que el Wire-3 siempre está conectado a tierra, lo que protege la carcasa de metal de estar vivo en caso de falla.

Aquí está la razón exacta en inglés simple. Si está utilizando una herramienta o aparato y de alguna manera se desconecta la "conexión a tierra" normal, USTED podría convertirse en la conexión a tierra predeterminada, por lo menos impactante. Sin embargo, si la carcasa de su herramienta eléctrica, el marco de su lámpara o todo el metal de su estufa eléctrica también se conecta a tierra por separado, está seguro. En circunstancias normales, la conexión a tierra nunca se desconectaría, pero de vez en cuando podría, por lo que es una buena idea tener el tercer cable conectado correctamente a tierra. Además, en el cableado defectuoso, es posible que algún idiota conecte los dos cables en reversa, muchos aparatos funcionarán de todos modos, ¡pero la carcasa podría estar VIVA! Pero si la carcasa está conectada a tierra por separado, se quemará un fusible de inmediato.