Como o aterramento funciona para evitar choque elétrico

Alguém pode explicar como o aterramento / aterramento impede uma pessoa de sofrer choque elétrico usando a ilustração simples de um ferro elétrico defeituoso conectado à rede elétrica de 240VCA?

Não entendo como uma pessoa parada no piso da casa e segurando um equipamento ativo pode completar o circuito para o fluxo de corrente. Onde está a conexão do solo à parte traseira do equipamento?

O principal ponto de aterramento de um aparelho alimentado por linha é "encaixar" eletricamente as partes perigosas. Se, por exemplo, um fio "quente" se soltar dentro do aparelho e tocar na caixa de metal, a corrente fluirá através da conexão de aterramento para a caixa. Isso queima um fusível, dispara um disjuntor ou aciona o interruptor de falta à terra se essa linha estiver equipada com um.

Se o gabinete não foi aterrado, o mesmo fio solto agora coloca o gabinete no potencial quente. Se você vir e tocá-lo e algo mais aterrado, como uma torneira, ao mesmo tempo, os 220 V completos agora serão aplicados em todo o seu corpo.

Você está certo que tocar apenas em um fio quente sem tocar em qualquer outra coisa condutora não o machucará. Presumivelmente, o piso "azulejo" de que você está falando é feito de material isolante. No entanto, a razão pela qual isso é inseguro é que muitas vezes você não está completamente isolado de todo o resto. Se você tocar no aparelho com defeito e roçar em uma torneira de água, no gabinete do computador de mesa, em um radiador ou em qualquer outro aparelho que esteja aterrado, poderá ser gravemente ferido. Mesmo um piso de concreto pode carregar corrente suficiente para ser perigoso.

Na minha opinião, você está fazendo duas perguntas diferentes, ou seja, como alguém pode ser eletrocutado e como o aterramento pode impedir isso.

A primeira resposta é bastante fácil: geralmente você não é eletrocutado apenas tocando em um fio ativo. Os pássaros nas linhas de energia vivem felizes, mas isso é claro, porque eles não fecham um circuito para que nenhuma corrente possa fluir neles. Se você estiver usando sapatos isolados e isolados, eletrocutados, tocar apenas o fio ativo em um sistema padrão é bastante difícil ... Mas geralmente as pessoas são eletrocutadas ao usar o secador de pés descalços em meio quilo de água no banheiro, é assim que você fecha o circuito . Você realmente precisa de um pouco de corrente para sentir isso, então também sente o choque se a resistência à Terra for bastante grande. Observe também que a tensão da rede elétrica é CA, portanto, mesmo um acoplamento capacitivo ao terra é suficiente para obter alguma corrente. Como a frequência é bastante baixa, você precisará de alguns valores altos de limite para obter correntes um pouco altas, mas você sabe,

O aterramento é outro problema. Você geralmente deseja conectar qualquer metal exposto de um equipamento ao terra, para que não haja carga por qualquer motivo e ninguém será eletrocutado ao tocá-lo. Além disso, se o isolamento do ativo para o chassi falhar, você receberá um curto-circuito de aterramento em vez de uma carcaça de metal ativo, e esse curto-circuito pode ser detectado por um chamado RCD, ou seja, dispositivo de corrente residual. Se a diferença entre a corrente que entra na sua casa e a corrente que sai é diferente de zero, ou seja, está acima de 10 mA, o dispositivo desconectará a rede elétrica da sua casa. E note que a diferença não é zero se alguma corrente estiver "escapando" pelo solo, possivelmente fluindo para um humano.

"Aterramento" ou "Aterramento" executa duas operações distintas. Primeiro, vamos abordar os sistemas de estilo "antigo" com apenas fusíveis.

Um fio terra, conectado à caixa de metal de um dispositivo, fornece uma conexão de baixa resistência entre a caixa e o ponto neutro do seu circuito doméstico. Dependendo do sistema de aterramento usado em sua área, isso pode ser uma conexão direta com o fio neutro em sua propriedade ou com o ponto neutro na subestação de energia ou em outros pontos intermediários.

Uma falha que se desenvolve no dispositivo que faz com que a caixa se torne viva tem um caminho de volta ao neutro através da terra, o que faz com que uma grande corrente flua. Essa corrente é suficiente para queimar o fusível na caixa de fusíveis, no plugue ou no fusível interno do dispositivo, etc. Isso então isola a energia que torna o dispositivo seguro novamente.

Existem certos padrões que definem quando você deve ter uma conexão à terra e quando pode fugir sem ter uma (consulte "Isolamento duplo", por exemplo).

Portanto, o fio terra existe principalmente para fazer com que o sistema desligue a energia antes que você possa tocar no dispositivo e sofrer um choque.

Agora, em instalações mais recentes e em determinadas situações de segurança (dependendo dos regulamentos locais), você terá RCDs e ELCBs - Dispositivos de corrente residual e disjuntores de vazamento de terra (nota: os americanos chamam um RCD de GFCI). Estes são muito mais sensíveis do que o fusível tradicional.

O ELCB funciona como um fusível tradicional, pois requer que o fio terra funcione. Mas, em vez de fazer com que uma corrente enorme flua, observa a corrente que está fluindo no fio terra e, se vê corrente suficiente, geralmente apenas alguns mA, a energia é desligada. Normalmente, não deve haver virtualmente corrente fluindo através do fio terra, portanto, se alguma for detectada, deve haver uma falha. Estes são usados ​​com mais frequência em coisas como cortadores de grama, onde há uma boa chance de você cortar o cabo.

Os RCDs monitoram a diferença entre as correntes ativas e neutras. Se houver uma diferença entre eles, a alimentação será desligada. Uma diferença pode ocorrer quando a corrente está fluindo pelo fio terra ou através do corpo de alguém para o terra (e de volta ao ponto neutro através do sistema de aterramento).

Sinto muito, isso está em espanhol, mas acho que você entenderá.

Basicamente, o caminho vermelho é o que a corrente faz quando o dispositivo não está aterrado porque a corrente flui através de você para retornar ao seu ponto neutro (aterrado)

O caminho verde é o que a corrente faz quando o dispositivo é aterrado; ele não passa por você, porque o caminho "mais fácil" é a conexão ao terra.

A corrente flui porque você está segurando um fio com potencial de 220VCA para outro lugar (este lugar é a terra). Se o que você toca é o fio neutro, tudo bem se a instalação for feita corretamente, porque seu potencial de aterramento deve ser 0 (ou muito próximo)

O corpo humano age como um capacitor para aterrar, para que possa passar corrente alternada dessa maneira, bem como conduzir, caso seja feita uma conexão resistiva ao aterramento. Ambos podem causar choque elétrico.

Como o aterramento funciona para evitar choque elétrico

Aparentemente, o material de aterramento parece aumentar o risco de choque, mas não quando você considera o RCD (dispositivo de corrente residual ou GFCI na América do Norte) usado em quase todos os circuitos em algumas jurisdições. Ele mede a diferença entre a corrente viva e a corrente neutra de retorno - se houver uma diferença de mais do que alguns mili-amperes (isto é, deve haver uma corrente diretamente no terra), ele dispara o circuito e evita choques adicionais.

A eletricidade flui apenas quando o circuito está completo. E nosso corpo é um grande condutor de corrente. Então, quando alguém toca um pólo positivo de uma fonte de tensão, o elétron sai do solo e tenta nivelar a potencialidade. Então a eletricidade fluirá do corpo para o solo. E essa não é uma boa experiência que você deseja ter. É por isso que, mesmo que você esteja tocando em um poste positivo da fonte de tensão usando sandália ou sapatos não condutores, não será afetado.

Um mal-entendido comum é que a haste de aterramento conectada à terra tem um impacto na proteção de falta à terra. O terra e o condutor de aterramento do equipamento (eg) são duas coisas separadas. A haste de aterramento é designada para iluminação e picos. O condutor de aterramento do equipamento é um caminho de baixa resistência que leva de volta ao ponto neutro que completa o circuito e dispara o disjuntor, porque a resistência é baixa o suficiente. Aqui está um diagrama que eu fiz para explicar isso visualmente