¿Cuál es el propósito de tener cables de tierra neutro y fase separados en un circuito eléctrico?
El propósito de separar los cables de tierra, fase y neutro en un circuito
Cable de fase
Transmisión de energía eléctrica: El cable de fase es la línea principal responsable de la transmisión de energía eléctrica en el circuito. Transmite la corriente alterna proporcionada por la fuente de alimentación (como la red de 220V) a diversos equipos eléctricos para proporcionar la energía necesaria para que estos funcionen. Por ejemplo, cuando enciendes una bombilla, la corriente fluye desde el cable de fase hacia la bombilla, pasa a través del filamento de la bombilla y luego regresa a la fuente de alimentación a través del cable neutro, haciendo así que la bombilla brille.
Proporcionar alto potencial: El cable de fase tiene una diferencia de potencial alta en relación con el cable neutro y el cable de tierra. En los circuitos de corriente alterna, el voltaje del cable de fase cambia como una onda senoidal, y su pico suele ser 2 veces la raíz cuadrada de 220V (alrededor de 311V). Esta alta diferencia de potencial es la fuente de energía que impulsa la corriente a fluir en el circuito, permitiendo que los equipos eléctricos funcionen correctamente. Por ejemplo, en un motor eléctrico, la corriente generada por la diferencia de potencial entre el cable de fase y el cable neutro hace que las bobinas del motor generen un campo magnético, lo que impulsa la rotación del rotor del motor.
Cable neutro
Formar un bucle: El papel principal del cable neutro es formar un circuito con el cable de fase, para que la corriente pueda circular entre la fuente de alimentación y los equipos eléctricos. En condiciones normales, el potencial del cable neutro es cercano al potencial geodésico, y el potencial del cable de tierra es muy similar. Por ejemplo, en la electricidad doméstica, la corriente fluye desde el cable de fase hacia los equipos eléctricos, después de hacer su trabajo, y luego regresa a la fuente de alimentación a través del cable neutro, completando un ciclo de circuito completo.
Equilibrar el voltaje: El cable neutro también juega un papel en equilibrar el voltaje en el circuito trifásico. En el sistema de alimentación trifásica de cuatro hilos, la diferencia de fase de voltaje de los tres cables de fase es de 120 grados, y el voltaje en el circuito trifásico puede equilibrarse conectando el cable neutro. Si el cable neutro se desconecta o el contacto es deficiente, puede llevar a un desequilibrio de voltaje trifásico, lo que hará que los equipos eléctricos no funcionen normalmente e incluso puedan dañarse. Por ejemplo, en algunas fábricas o lugares comerciales, si la carga trifásica está desequilibrada, la corriente del cable neutro aumentará, y será necesario asegurar que el cable neutro esté bien conectado para garantizar el funcionamiento estable del sistema de alimentación.
Cable de tierra
Protección de seguridad: El propósito principal del cable de tierra es proporcionar protección de seguridad. Cuando el equipo eléctrico tiene una falla, como una fuga o un cortocircuito, el cable de tierra puede introducir rápidamente la corriente de fuga a la tierra para evitar descargas eléctricas a personas. Por ejemplo, cuando la carcasa de una lavadora está cargada, si la lavadora está conectada al cable de tierra, la corriente de fuga fluirá a la tierra a través del cable de tierra, en lugar de a través del cuerpo humano, protegiendo así la seguridad del usuario.
Eliminar la electricidad estática: Los cables de tierra también pueden eliminar la electricidad estática generada por los equipos eléctricos. En algunos entornos secos, los equipos eléctricos son propensos a la electricidad estática, y si no se elimina a tiempo, la electricidad estática puede acumularse hasta un potencial más alto, causando daños al cuerpo humano o al equipo. Al conectar el cable de tierra, la electricidad estática puede liberarse rápidamente a la tierra, asegurando la seguridad del dispositivo y del entorno. Por ejemplo, en una sala de computadoras, para prevenir daños electrostáticos a los equipos electrónicos, generalmente se colocan barras de cobre a tierra para conectar todos los equipos electrónicos al cable de tierra y eliminar la electricidad estática.
Un solo cable no puede cumplir todos estos propósitos
Características eléctricas diferentes: Las características eléctricas de los cables de fase, neutro y tierra en el circuito son diferentes. El cable de fase tiene una alta diferencia de potencial y es responsable de transmitir la energía eléctrica; el cable neutro se usa para formar un bucle y equilibrar el voltaje; los cables de tierra se usan para proteger y eliminar la electricidad estática. Si se utilizara un solo cable para lograr todas estas funciones, causaría inestabilidad en el rendimiento eléctrico del circuito, aumentando el riesgo de fallo de los equipos eléctricos. Por ejemplo, si se combinan el cable de tierra y el cable de fase o neutro, cuando el equipo eléctrico tiene fugas, la corriente de fuga puede no fluir a la tierra a tiempo, aumentando así el riesgo de descargas eléctricas a personas.
Las normas de seguridad no lo permiten: Para garantizar la seguridad eléctrica, los países han desarrollado estrictas normas de seguridad eléctrica que especifican claramente que el cable de fase, el cable neutro y el cable de tierra deben instalarse por separado. Estas normas se basan en la experiencia práctica a largo plazo y la investigación científica para proteger la vida y la propiedad de las personas. Si se violan estas normas, utilizando un solo cable en lugar de tres, puede resultar en accidentes eléctricos graves e incluso poner en peligro vidas. Por ejemplo, en la construcción de instalaciones eléctricas, si el personal de construcción combina el cable de tierra y el cable neutro para ahorrar costos, en caso de un accidente de fuga, el dispositivo de protección contra fugas puede no funcionar correctamente, trayendo grandes riesgos de seguridad al usuario.
