¿Qué es la Tierra y por qué y cómo podemos conectar con ella? (Crédito de la foto: greymattersglobal.com)
Zero Potencial
La fina capa de material que cubre nuestro planeta - la roca, arcilla, tiza o lo que sea - es lo que en el mundo de la electricidad referimos como tierra. Así que, ¿por qué necesitamos para conectar cualquier cosa a ella? Después de todo, no es como si la tierra es un buen conductor.
Podría ser sabio en esta etapa para investigar la diferencia de potencial (PD) . Un EP es exactamente lo que dice que es: una diferencia de potencial (voltios). De esta manera, dos conductores tener PD de, digamos, 20 y 26 V tienen una PD entre ellos de 26 y 20V. El PDS originales (es decir, 20 y 26 V) son los TP entre 20 V y 0 V y 26 V y 0 V.
Así que ¿de dónde viene esta 0 V o cero potencial viene?
La respuesta simple es, en nuestro caso - la tierra . La definición de tierra es, por lo tanto, la masa conductora de la tierra, cuyo potencial eléctrico en cualquier punto se toma convencionalmente como cero.
Por lo tanto, si conectamos un voltímetro entre una parte viva (por ejemplo, el conductor de la línea de una toma de corriente) y de la tierra, podemos leer 230 V; el conductor es de 230 V y la tierra en cero. La tierra proporciona un camino para completar el circuito. Queremos medir nada en absoluto si conectamos nuestro voltímetro entre, por ejemplo, el terminal positivo de 12 V de la batería del coche y de la tierra, como en este caso la tierra no juega ningún papel en cualquier circuito.
La Figura 1 ilustra esta diferencia.
Figura 1 - (a) puesta a tierra, (b) Ningún camino de tierra
Así, una persona en una instalación de tocar una parte en directo, mientras que de pie sobre la tierra tomaría el lugar del voltímetro y podría sufrir una descarga eléctrica severa. Recuerde que el nivel letal aceptada de corriente de choque que pasa a través de una persona es sólo 50 mA o 1/20 A . La misma situación se produciría si la persona estuviera tocando un aparato defectuoso y una tubería de gas o agua ( Figura 2 ).
Figura 2 - ruta de choque
Un método para proporcionar cierto grado de protección contra estos efectos es, como hemos visto, a unirse (bonos) todas las partes metálicas y conectarlos a tierra. Esto asegura que todas las estructuras metálicas en una instalación saludable es en o cerca de 0 V y, en condiciones de fallo, todas las estructuras metálicas se elevará a un potencial similar.
Por lo tanto, el contacto simultáneo con dos de tales piezas metálicas no daría lugar a un choque peligroso , ya que no habría ninguna PD significativa entre ellos. Por desgracia, como se ha mencionado, la tierra misma no es un buen conductor, a menos que sea muy húmedo. Por lo tanto, presenta una alta resistencia al flujo de corriente de defecto. Esta resistencia suele ser suficiente para restringir la corriente de falla a un nivel muy por debajo de la de la calificación del dispositivo de protección, dejando un circuito defectuoso ininterrumpido.
Es evidente que esto es una situación malsana.
En todos excepto en las zonas más rurales, los consumidores pueden conectarse a un conductor de retorno metálico tierra , que está conectado en última instancia al neutro puesto a tierra de la alimentación. Esto, por supuesto, presenta una trayectoria de baja resistencia para corrientes de fallo para operar la protección.
En resumen, la conexión de metal a los lugares de la Tierra que el metal en o cerca de cero potencial y la unión entre las partes metálicas tales partes pone en un potencial similar incluso en condiciones de fallo. Añádase a esto una vía de retorno de falla a tierra de baja resistencia, lo que permitirá la protección del circuito de operar muy rápido, y hemos reducido significativamente el riesgo de descarga eléctrica.
Impedancia de bucle de defecto a tierra
Como acabamos de ver, la protección del circuito debe funcionar en caso de un fallo a tierra.La velocidad de funcionamiento del dispositivo de protección es de extrema importancia y dependerá de la impedancia de la trayectoria de bucle de defecto a tierra.
La Figura 3 muestra este camino. Comenzando en el punto de la avería, la ruta comprende:
- El conductor de protección del circuito (cpc)
- El consumidor terminal de puesta a tierra y el conductor de puesta a tierra 's
- El camino de retorno, ya sea metálico o tierra misma
- El neutro puesto a tierra del transformador de alimentación
- El devanado del transformador
- El conductor de la línea desde el transformador hasta el fallo.
Figura 3 - camino de bucle de fallo a tierra
La Figura 4 es una versión simplificada de la trayectoria de bucle.
Camino de bucle de defecto a tierra simplificado - Figura 4
De la Figura 4 , podemos ver que el total de impedancia de bucle de defecto a tierra (Z s) se compone de la impedancia externa a la instalación ( Z e ), la resistencia del conductor de línea de circuito ( R 1 ) y la del circuito de cpc ( R 2 ), es decir
Z s = Z s + R 1 + R 2
también tenemos, a partir de la ley de Ohm , el valor de la corriente de defecto que fluya desde
I = U 0 / Zs
donde U 0 es la tensión nominal a tierra (230V).