Non collegando la rete di terra al neutro, si consente alla tensione di linea del muro di "fluttuare". Cioè, sebbene la linea calda e neutra saranno sempre 120VAC l'una rispetto all'altra, non c'è nulla che impedisca loro di salire al di sopra del potenziale di terra. La figura stilizzata a destra subirà un brutto shock se la linea fluttua molto al di sopra del suolo, il che è certamente possibile (è successo a me! Sebbene il meccanismo sia diverso, vedi la mia domanda qui: Collegamento con presa centrale trasformatore a terra; o, perché sono stato fulminato?).

modifica: la figura sta toccando il filo sotto tensione! Non l'ho visto. Sta per essere fulminato anche se ti connetti neutrale alla Terra. Ma se non ti connetti neutrale alla Terra, toccarla può farti uno zapping. Inoltre, la maggior parte delle cose che si collega al muro sono "messe a terra" tramite il pin neutro. Se è galleggiante, puoi rimanere fulminato semplicemente toccando il tuo tostapane!

La stragrande maggioranza delle persone entra in contatto con l'elettricità solo tramite un apparecchio, uno strumento o un altro dispositivo. Se si collega il neutro a terra e tutti i dispositivi a terra, è probabile che un interruttore automatico scatti se la resistenza di terra è sufficientemente bassa. Se isolassi il neutro non lo sapresti a meno che non tocchi il neutro o il neutro non entra accidentalmente in contatto con la terra, nel qual caso ottieni la scossa, non l'interruttore di circuito. La prima opzione è ancora quella più sicura.

Questo è anche il motivo per cui in molti paesi la resistenza della terra deve essere inferiore a un certo valore prima di ottenere la certificazione.

L'unica eccezione sono gli apparecchi e gli strumenti a doppio isolamento che sono costruiti in modo tale che il recinto non possa mai diventare attivo. Questi dispositivi non devono essere messi a terra in alcun modo perché ciò aumenterebbe di nuovo il rischio di scosse se il filo di terra diventasse sotto tensione attraverso un'altra apparecchiatura che perderebbe accidentalmente.

L'impianto elettrico che utilizziamo è stato progettato quasi 100 anni fa ed è stato modernizzato molto poco. La messa a terra e il collegamento erano necessari per far saltare i fusibili in caso di cortocircuito su un involucro o terra. La messa a terra era un'opzione ragionevole allora, ed è inaccettabile oggi.

Il cambiamento per renderlo più sicuro non avverrà, perché l'idea sbagliata, che la messa a terra sia buona ed essenziale. È troppo trincerato. Gli elettricisti sono inorriditi da qualsiasi cambiamento e per anni è stato insegnato loro che la messa a terra salva vite umane.

La messa a terra e il collegamento sono in realtà la principale causa di elettrocuzioni.

Ma non tutti i circuiti sono collegati a terra. Il triangolo trifase industriale in Nord America non è collegato a terra ed è potenzialmente più sicuro.

Quello che avremmo dovuto avere a questo punto è:

Circuito isolato da un trasformatore, collegato a terra un'elevata resistenza e monitorato per eventuali perdite. Questo sistema esiste già, ma l'intenzione principale non è quella di proteggere le persone, ma di eliminare l'arco fase-terra.

Ad esempio attualmente la superficie di una stufa elettrica è collegata ad un conduttore di collegamento, che è collegato nel pannello a un neutro, che va a un trasformatore. La superficie della stufa è collegata a una gamba di un trasformatore. Il neutro è collegato al trasformatore e a un edificio, ma questi motivi non sono molto buoni. Tipicamente almeno da 5 a 10 Ohm. Il collegamento solido è al trasformatore.

Questo è il motivo per cui toccare la stufa e la fase può essere letale.

Ecco come si fa ora negli Stati Uniti e in Canada Ecco una soluzione migliore. sarebbe stato utilizzato un interruttore. Una persona che tocca una terra e un filo sotto tensione avrebbe una corrente limitata che li attraversa e l'interruttore di circuito scollegherebbe l'alimentazione. Questo sistema non protegge da shock di linea. Il rilevamento del resistore funziona in base al principio di una caduta di tensione, il resistore limita anche la corrente di guasto a un livello sicuro. La dispersione verso terra funziona in base al principio del magnetismo e confronta la corrente nei fili in ingresso. Se una corrente è più alta, si spegne.

Hai ragione che l'isolamento impedirebbe a una scarica di toccare direttamente un filo sotto tensione, ma porta con sé altri problemi. Questo è anche qualcosa che viene utilizzato in applicazioni in cui è necessaria una sicurezza aggiuntiva contro i guasti in caso di cortocircuiti a terra (nessuna necessità immediata di spegnimento in caso di un singolo guasto), ma con attenzione che i problemi seguenti siano gestiti correttamente. I casi in cui ciò viene fatto sono ad esempio:

• nelle unità di terapia intensiva negli ospedali, dove la maggior parte dei dispositivi è comunque completamente isolata.
• nell'industria chimica dove un'interruzione di corrente potrebbe anche essere pericolosa ( es. reazioni esotermiche)
• aree che richiedono una protezione speciale contro le esplosioni (es. estrazione di carbone)
• sulle navi
• a volte dai vigili del fuoco quando si usano generatori portatili

Inoltre, non è semplice come hai disegnato, ad es le custodie metalliche sono ancora messe a terra e il lato secondario del trasformatore ha una connessione a terra, ma solo nel range di pochi kΩ.

Tali reti di alimentazione sono normalmente limitate nell'area, poiché trovare un guasto è relativamente difficile. La maggior parte delle volte vengono anche monitorati permanentemente per l'isolamento (con un dispositivo di monitoraggio dell'isolamento) per rilevare i singoli guasti prima che causino problemi.

Il modo in cui hai disegnato il sistema potresti avere più problemi (non esaustivo list):

• Non è possibile utilizzare RCD per evitare di toccare ad es casi di dispositivi in ​​cui il cavo sotto tensione è cortocircuitato alla custodia. Il che non sarebbe un problema di per sé, ma lo diventa se tocchi qualcosa che è collegato a terra (tubi dell'acqua, riscaldamento, essere nel tuo giardino, forse anche nel tuo soggiorno - a seconda del tuo isolamento a terra in quel caso) o ad es. un altro dispositivo in cui il neutro è collegato al case (per progettazione o anche per sbaglio).
• Devi controllare che la tua rete non sia mai collegata a terra in nessun punto (sia per progettazione (fatta per un paese) o accidentalmente).
• Avresti problemi con gli scudi ad es. cavi di rete. Devi collegarli da qualche parte, ma non puoi più collegarli a terra. Forse collegarli al neutro? Quindi si ottiene una corrente di compensazione sullo schermo, a causa del diverso livello di neutro di ciascun dispositivo (a causa della corrente di ritorno e della resistenza ohmica del filo neutro)

La tua vista ignora anche capacitivo accoppiamento tra le linee elettriche.

Ogni oggetto che può trasportare una carica ha un potenziale qualche riferito alla terra. Le cime delle nubi temporalesche, ad esempio, possono raggiungere un potenziale superficiale di oltre un miliardo di volt. La scelta di zero volt come potenziale medio è davvero l'opzione più sicura; qualsiasi altra tensione sarebbe più alta e quindi il potenziale di scossa elettrica sarebbe peggiore.

Per alcune curiosità correlate, oggigiorno l'energia elettrica trifase viene trasportata nelle case preferibilmente in un cavo che ha cinque conduttori: Tensioni di linea L1, L2, L3; il Neutro e la Terra. Ma ai vecchi tempi in campagna, quando il rame scarseggiava, ce ne sarebbero stati solo quattro: L1, L2, L3 e un Neutro di diametro molto più piccolo, per risparmiare materiale. E Neutral sarebbe stato letteralmente collegato alla terra, usando un chiodo di rame di almeno un metro di lunghezza, conficcato nel terreno a lato della tua casa. Per quanto ne so, questo non viene fatto oggi. Ma dà un senso al termine "terra" nei cablaggi elettrici e fa luce sulla praticità dell'utilizzo della terra.

Quando il neutro è strettamente collegato a terra, c'è un altro plus di sicurezza: quando i cavi elettrici do si rompono, per l'azione di una scavatrice o di un albero che cade, la terra fornisce un percorso di conduzione della corrente, che può essere rilevata e i relè di guasto della centrale elettrica possono interrompere l'alimentazione nel cavo. Allo stesso modo, se un tuo apparecchio elettrico si rompe, ci sono buone probabilità che salti un fusibile nella scatola dei fusibili se lo schermo del tuo elettrodomestico è collegato a terra.

È molto desiderabile costruire dispositivi in ​​modo tale che quando sono spenti o hanno un fusibile bruciato, nessuna parte di essi sarà in grado di alimentare la corrente a terra, anche se esistono guasti all'interno di altri dispositivi sullo stesso circuito. Ciò richiede effettivamente che tutti i cavi di alimentazione che potrebbero generare o assorbire una corrente significativa quando il loro potenziale è sostanzialmente diverso da terra devono essere sempre commutati o scollegati simultaneamente. È molto più facile ed economico avere un filo caldo fuso e un filo neutro designato non fuso piuttosto che proteggere i fili caldi e neutri con un "fusibile bipolare" costruito in modo tale che una condizione di sovracorrente su entrambi i fili scollegherebbe entrambi . Sebbene sia possibile costruire fusibili in questo modo, tali progetti sono molto più costosi dei fusibili indipendenti.

In assenza di un neutro designato / forzato, un apparecchio che ha sviluppato un corto tra uno dei suoi conduttori di alimentazione e la massa potrebbe far sì che il conduttore di potenza in corto si comporti da "neutro" e l'altro da "caldo". Se un altro apparecchio sullo stesso circuito avesse acceso o fuso lo stesso cavo di alimentazione di quello sul quale il primo apparecchio ha sviluppato un cortocircuito, l'intero secondo apparecchio sarebbe sotto tensione (rispetto alla terra) anche quando fosse spento - un potenziale pericolo condizione.

Se tutti gli apparecchi avessero acceso o fuso entrambi i cavi di alimentazione, non avrebbe avuto importanza quale fosse caldo e quale fosse neutro. Avere un neutro designato, tuttavia, consente agli apparecchi di commutare o fondere in modo sicuro solo un singolo cavo, piuttosto che dover garantire una disconnessione simultanea di entrambi i cavi. È una vittoria piuttosto grande.

L'impianto elettrico è, come dici tu, vecchio. Tuttavia non è inaccettabile. (Sono in Australia, quindi è un po 'diverso dagli Stati Uniti, ma non così tanto in linea di principio.)

Il neutro essendo collegato al potenziale di terra è, come è stato spiegato, in modo che se c'è un cortocircuito a massa / telaio / terra in un apparecchio, il fusibile salterà.

I fusibili erano davvero l'unica protezione che abbiamo avuto per molti decenni. Ora, inoltre, abbiamo dispositivi di corrente residua e di dispersione a terra che misurano letteralmente la differenza di corrente istantanea nei conduttori attivo e neutro.

Se c'è una differenza, significa che sta attraversando una certa corrente l'attrezzatura a terra, come nel caso di un frigorifero in cui l'umidità sta causando il tracciamento della corrente attraverso la polvere e lo sporco al telaio del frigorifero. L'altra possibilità è che la corrente attraversi una persona fino a terra attraverso le scarpe ... e forse il suo cuore!

Ecco perché questa innovazione relativamente recente è così importante e funziona in aggiunta alla normale protezione del circuito sotto forma di fusibili e interruttori automatici.

In Australia chiamiamo RCD (dispositivi a corrente residua) "interruttori di sicurezza". Sono esattamente questo!

Con questo finisce la lezione.

Sfortunatamente nessuna delle risposte in questa pagina sembra menzionare una cosa piuttosto importante sui trasformatori ad alta tensione, il che li rende abbastanza economici / convenienti: l'isolamento graduato. Da quello che risulta essere uno dei miei libri preferiti (nel rispondere alle domande qui), Grounds for Grounding (di Joffe e Lock) ecco la figura rilevante:

Senza la messa a terra del neutro, non è possibile utilizzare un isolamento graduato. Ho incluso qui solo la cifra per il trasformatore ad alta tensione iniziale nel sito del generatore, ma lo stesso isolamento graduato si applica a tutti i trasformatori delle sottostazioni sulla rete di distribuzione verso il consumatore.

EDIT: Immagino Non avrei dovuto lasciare questo penzoloni. Poiché non è possibile (a buon mercato) eliminare la messa a terra sulla distribuzione ad alta tensione, quando si accoppia ad essa un sistema di alimentazione a bassa tensione senza messa a terra, si ha un accoppiamento capacitivo come menzionato alla fine di Andreas Wallner risposta. Gli effetti di un guasto a terra in un grande sistema senza messa a terra sono più gravi di quanto un esperimento su un trasformatore domestico (che perde) possa suggerire. Secondo IEEE Std 141-1993 è possibile vedere sovratensioni transitorie cinque volte la tensione nominale in tal caso quando si verifica un fenomeno chiamato arco di terra. (Le stesse informazioni sono ripetute in http://www.hv-eng.com/2010IASGrounding.pdf) C'è una spiegazione alquanto intuitiva del fenomeno dell'arco a terra su http: //www.electrotechnik .net / 2011/05 / arcing-grounds.html Non sono molto sicuro dell'affidabilità di quest'ultima fonte, ma dice fondamentalmente che l'arco si forma e si interrompe molte volte, ecco perché si ottengono le sovratensioni ( si dice che sia 3-4 volte il nominale in quella sorgente). Ci sono modi per prevenirli, ma una distribuzione a bassa tensione senza messa a terra non è semplice come un trasformatore di isolamento in un wall-wart di Classe II.

EDIT2: La presentazione IAS in realtà spiega la sovratensione dovuta all'arco in modo più scientifico in termini di un circuito risonante che si forma. In realtà è un'ottima presentazione, ma piuttosto lunga e il mio tempo EE oggi è stato piuttosto limitato ... Verso la metà (delle oltre 100 diapositive) si parla di messa a terra ad alta resistenza (HRG), che è un modo per ottenerne vantaggi dell'assenza di messa a terra (rischio ridotto di shock) senza molti degli svantaggi, ma purtroppo è applicabile solo a carichi trifase; HRG non può essere utilizzato con carichi monofase. Quindi probabilmente non lo vedremo nella distribuzione residenziale.