La messa a terra, o messa a terra, è un argomento fondamentale per il corretto funzionamento degli impianti e dei dispositivi elettrici. Tuttavia, poche persone capiscono questo argomento o il motivo per cui viene utilizzato.
La messa a terra è un argomento enorme pieno di standard, regole pratiche, idee sbagliate, sorprese e qualche magia. Le regole per la messa a terra sono piuttosto difficili e talvolta appaiono poco chiare.,
Questo articolo introduttivo discute i principi di base della messa a terra, fornisce una panoramica delle principali applicazioni di messa a terra e pone le basi per l’esame di queste applicazioni dal primo all’ultimo.
Che cos’è la messa a terra?
Nelle analisi degli impianti elettrici, vedrete spesso i termini terra, messa a terra e messa a terra. Esistono diverse definizioni formali di questi termini in diversi standard e codici. Tuttavia, come suggerisce il nome, la messa a terra è una connessione del sistema elettrico, dei dispositivi elettrici e delle custodie metalliche a terra., È anche conosciuto come messa a terra, cioè connessione alla terra.
Anche se esistono sistemi elettrici non collegati a terra-o perché sono esclusi dalla messa a terra da codici o da ragioni operative — la maggior parte degli array sono collegati a terra in un modo o nell’altro.
La terra è un conduttore di elettricità?
Anche se non è il migliore, sì, il terreno è un conduttore elettrico. Viene utilizzato per trasportare correnti di guasto, segnali e onde radio.
La propagazione delle onde terrestri è particolarmente importante sulla porzione a bassa e media frequenza dello spettro radio., Ci sono antenne radio sotterranee a bassa frequenza che sono state sviluppate durante i primi giorni del 20 ° secolo. Questa proprietà elettrica diventa visibile quando un fulmine viaggia avanti e indietro sulla terra.
Collegamento a terra. Immagine per gentile concessione di.
È anche importante sapere che a volte la terra, come conduttore, si presume abbia un potenziale pari a zero e viene presa come riferimento in molte misurazioni di tensione.
La messa a terra del sistema di alimentazione è molto importante poiché la maggior parte dei guasti coinvolge la terra., Quindi, ha un ruolo fondamentale nella protezione dei suoi componenti e nella sicurezza per l’operatore. Ci sono una varietà di tecniche di messa a terra utilizzate per l’ormeggio di un sistema elettrico a terra. Diamo un’occhiata a ogni tipo successivo.
Messa a terra del sistema
La messa a terra del sistema si riferisce al limite dei valori definiti che la tensione ha a terra in ogni parte dell’impianto elettrico. Collega il punto di trasporto della corrente dell’impianto elettrico a terra, cioè il neutro dei trasformatori e delle apparecchiature rotanti e delle linee.,
Messa a terra neutra
L’arte e la scienza della messa a terra neutra sono di fondamentale importanza in questa analisi. È emersa una scelta di metodi per la messa a terra del neutro nei trasformatori e nelle apparecchiature rotanti per controllare il tasso di guasto e i disturbi transitori, migliorando la continuità del servizio., I principali tipi di messa a terra del neutro sono:
- senza messa a terra: la messa a Terra non è fatto apposta, ma il sistema è a terra perché la sua naturale capacità a terra
- Tramite impedenza
- Resistenza ad alta resistenza, bassa resistenza
- Reattanza — alta-reattanza, di risonanza (high-reattanza, e), bassa reattanza
- Solido (efficace)
la Maggior parte messa a terra del neutro è solido. In questo metodo il neutro viene mantenuto al potenziale di massa, con i seguenti vantaggi:
- Limita la tensione che verrà applicata all’isolamento dell’apparecchiatura., Ricordiamo che i materiali utilizzati nell’isolamento devono essere in grado di sopportare la tensione applicata;
- Limita la tensione del sistema a terra o agli involucri delle apparecchiature, in condizioni normali e di guasto, aumentando la sicurezza del personale;
- Riduce al minimo le potenziali sovratensioni transitorie;
- Fornisce una fonte di relè di corrente di guasto a terra, consentendo
Altri metodi di messa a terra
Altri metodi di messa a terra sono talvolta impiegati nei sistemi 600V e al di sotto.,
- Messa a terra di linea
- Trasformatore di messa a terra a zig-zag
- Angolo del delta
- Messa a terra a metà fase
Messa a terra di attrezzature e sicurezza
Le persone devono essere salvaguardate perché una piccola quantità di corrente che circola attraverso il corpo può causare grossi danni o
La messa a terra dell’apparecchiatura collega tutte le parti metalliche non trasportanti corrente del sistema di cablaggio o dell’apparecchio a terra., Gli esempi includono il gabinetto dell’attrezzatura di servizio, le strutture dei trasformatori e dei motori, il condotto e le scatole del metallo, lo schermo del metallo dei cavi schermati, dei pali, delle torri e di più.
La messa a terra dell’apparecchiatura limita la tensione tra le parti non trasportanti corrente e tra queste parti e la terra a un valore sicuro, aumentando la protezione. Inoltre permette la compensazione veloce dell’errore.
Inoltre, per proteggere le persone e gli animali nelle vicinanze, le centrali elettriche e le sottostazioni sono costruite su stuoie di messa a terra. Questa pratica riduce al minimo i potenziali di scossa elettrica.,
Messa a terra dell’apparecchiatura. Immagine per gentile concessione di.
Apparecchiature di incollaggio per soddisfare gli standard di sicurezza
L’incollaggio consiste nell’interconnessione di tutte le parti metalliche non portanti corrente dell’impianto per assicurare continuità elettrica e conduttività. In questo modo, i pezzi di metallo sono ad un potenziale comune e minimo dal suolo. I codici richiedono l’incollaggio in matrici con messa a terra e senza messa a terra.,
Questa interconnessione si comporta come un percorso a bassa impedenza che conduce la corrente di guasto a terra in modo sicuro e aiuta il rapido funzionamento di dispositivi di protezione da sovracorrente su un sistema a terra, nonché il funzionamento di rilevatori di guasto a terra su sistemi ad alta impedenza a terra e su sistemi senza messa a terra.
I codici si occupano anche dell’incollaggio di parti metalliche (non elettriche) che possono essere eccitate accidentalmente.
Protezione contro l’elettricità statica Con messa a terra statica
Lo scopo del controllo delle cariche statiche è quello di proteggere persone e proprietà.,
L’attrito tra due superfici di materiali isolanti può causare il trasferimento di elettroni da una superficie all’altra, creando una differenza di potenziale di migliaia di volt. Questa differenza di potenziale può causare scintille statiche, che sono una fonte di incendi ed esplosioni.
I componenti e le apparecchiature elettroniche non sono in grado di sopportare la potenza istantanea prodotta dall’elettricità statica. Esistono diversi metodi di salvaguardia dai pericoli dell’elettricità statica, la messa a terra e il legame sono due di questi.,
La messa a terra statica fornisce una connessione a terra a bassa resistenza, mitigando la generazione di elettricità statica. Questa pratica impedisce scintille tra i corpi.
Le aree pericolose sono particolarmente importanti per la messa a terra perché potrebbero avere materiali infiammabili o infiammabili e scintille causate da elettricità statica potrebbero infiammare l’atmosfera.
L’induzione elettrostatica può anche essere l’origine di condizioni transitorie che innescano eventi non intenzionali nei circuiti adiacenti, producendo false operazioni di relè, intervento di interruttori automatici o falsi segnali nei circuiti di controllo, per citarne alcuni.,
Protezione contro i fulmini Messa a terra
Protezione contro i fulmini svolge un ruolo chiave nella progettazione e il funzionamento di sistemi di energia elettrica. Nelle aree con frequenti tempeste, i fulmini sono la causa più comune di interruzioni e danni.
Un sistema di protezione contro i fulmini intercetta o devia i fulmini e fornisce un certo percorso per condurre le sovratensioni in sicurezza a terra da adeguati conduttori verso il basso per gli elettrodi di messa a terra. Così, aiuta a prevenire eventi disastrosi come incendi, lesioni e morti.,
La protezione contro i fulmini svolge un ruolo chiave nella progettazione e nel funzionamento dei sistemi di energia elettrica. Immagine per gentile concessione di.
Oltre ai sistemi di energia elettrica, strutture alte come ciminiere, serbatoi, torri e edifici possono richiedere sistemi di protezione contro i fulmini, anche se non tutti gli oggetti o le strutture in un determinato sito ne avranno bisogno. Anche in questo caso, i luoghi pericolosi sono importanti perché i fulmini producono scintille e il rischio di incendi ed esplosioni è elevato.,
Tenere presente che è impossibile proteggere il 100% di una struttura da impatti diretti, se non incapsulandola completamente con metallo.
Per quanto riguarda i sistemi di trasmissione, un sistema di messa a terra ben congegnato può ridurre sostanzialmente la velocità di interruzione perché proteggerà i conduttori di fase ricevendo l’impatto diretto dei fulmini.
Protezione contro le sovratensioni indotte da fulmini
Le sovratensioni transitorie sono eventi quotidiani nei sistemi di energia elettrica. La commutazione è il loro principale iniziatore, ma i picchi di commutazione sono relativamente facili da gestire., Tuttavia, i picchi di fulmini sono i più gravi e difficili da gestire. Essi possono aumentare la tensione di sistema a molte volte la tensione nominale. Se l’apparecchiatura nel sistema di alimentazione non è protetta dalle sovratensioni dei fulmini, si verificheranno danni considerevoli.
Il sovraccarico dei fili di terra, oltre a schermare contro i colpi di fulmine diretti, riduce gli effetti dei picchi indotti.
Allo stesso modo, scaricatori di sovratensione sono collegati in shunt attraverso i pezzi di apparecchiature elettriche per deviare transitori a terra.,
Le tecniche di messa a terra per la protezione delle apparecchiature elettroniche
Computer, sistemi di comunicazione, strumentazione e apparecchiature di controllo richiedono una messa a terra adeguata per il corretto funzionamento. Il più delle volte, la messa a terra di sicurezza delle apparecchiature è la stessa per le apparecchiature elettroniche come per qualsiasi altro tipo di apparecchio.
Sala di controllo. Immagine gentilmente concessa da Unsplash.,
Occasionalmente tecniche di messa a terra speciali, diverse dalle tradizionali pratiche di messa a terra sicura, vengono applicate alle apparecchiature elettroniche, ma occorre prestare attenzione per evitare che queste tecniche portino a pratiche non sicure.
Alcuni sistemi di distribuzione elettrica per apparecchiature elettroniche sono stati installati erroneamente in un intento di ridurre al minimo la quantità di rumore elettrico visto nel sistema di messa a terra. Ma queste installazioni non sono conformi alle norme del National Electrical Code (NEC), mettendo a repentaglio la sicurezza del personale.,
La protezione dei circuiti dati da disturbi o danni non comporta sempre la messa a terra, sebbene una buona messa a terra faciliti questa protezione.
Una revisione delle tecniche e degli usi di messa a terra
Una delle considerazioni più importanti ma meno comprese nella progettazione di sistemi elettrici è la messa a terra.
La messa a terra consiste in una connessione a bassa impedenza alla terra. Il terreno è un povero conduttore ma abbastanza buono per questo scopo.,
La messa a terra ha un ruolo chiave nel corretto funzionamento degli impianti elettrici, sia elettrici che elettronici, oltre a proteggere le persone.
- Sistema di messa a terra aiuta a rilevare e chiaro terra guasti.
- La messa a terra dell’apparecchiatura fornisce un percorso di ritorno per la corrente di guasto a terra.
- Legame mantiene la continuità elettrica e conducibilità.
- La messa a terra statica impedisce l’accumulo di elettricità statica riducendo la possibilità di incendi o esplosioni in cui vengono gestiti materiali pericolosi.,
- Protezione contro i fulmini messa a terra aiuta a proteggere le strutture e le attrezzature da attacchi diretti.
- I cavi di terra sopraelevati e gli scaricatori di sovratensione, collegati a terra, possono limitare le sovratensioni pericolose del sistema a valori sicuri.
Fondamentalmente, la messa a terra di un sistema elettronico equivale alla messa a terra di qualsiasi sistema elettrico. Tuttavia, occorre prestare attenzione per evitare che speciali tecniche di messa a terra generino condizioni pericolose.