Qual è lo scopo di avere cavi di terra vivi e neutri separati in un circuito elettrico

Lo scopo della separazione dei cavi di terra, fase e neutro in un circuito

Filo di fase

Trasmissione di energia elettrica: Il filo di fase è la linea principale responsabile della trasmissione dell'energia elettrica nel circuito. Trasmette la corrente alternata fornita dall'alimentazione (ad esempio, la rete a 220V) a vari dispositivi elettrici per fornire l'energia necessaria affinché i dispositivi elettrici funzionino. Ad esempio, quando si accende una lampadina, la corrente fluisce dal filo di fase alla lampadina, passa attraverso il filamento della lampadina e poi torna all'alimentazione attraverso il filo neutro, facendo così brillare la lampadina.

Fornire un alto potenziale: Il filo di fase ha un alto differenziale di potenziale rispetto al filo neutro e al filo di terra. Nei circuiti CA, la tensione del filo di fase varia come un'onda sinusoidale, e il suo picco è solitamente 2 volte la radice quadrata di 220V (circa 311V). Questo alto differenziale di potenziale è la sorgente di energia che fa fluire la corrente nel circuito, permettendo ai dispositivi elettrici di funzionare correttamente. Ad esempio, in un motore elettrico, la corrente generata dal differenziale di potenziale tra il filo di fase e il filo neutro causa la generazione di un campo magnetico nelle spire del motore, che fa ruotare il rotore del motore.

Filo neutro

• Formare un circuito: Il ruolo principale del filo neutro è quello di formare un circuito con il filo di fase, in modo che la corrente possa circolare tra l'alimentazione e i dispositivi elettrici. In condizioni normali, il potenziale del filo neutro è vicino al potenziale geodetico, e il potenziale del filo di terra è molto simile. Ad esempio, nell'elettricità domestica, la corrente fluisce dal filo di fase ai dispositivi elettrici, dopo aver compiuto il lavoro nei dispositivi elettrici, e poi ritorna all'alimentazione attraverso il filo neutro, completando un ciclo completo di circuito.

• Bilanciare la tensione: Il filo neutro svolge anche un ruolo nella bilanciatura della tensione nel circuito trifase. Nel sistema di alimentazione trifase a quattro fili, la differenza di fase della tensione tra le tre linee di fase è di 120 gradi, e la tensione nel circuito trifase può essere bilanciata collegando il filo neutro. Se il filo neutro viene disconnesso o se il contatto è cattivo, può portare a un squilibrio della tensione trifase, impedendo ai dispositivi elettrici di funzionare correttamente e addirittura danneggiandoli. Ad esempio, in alcune fabbriche o luoghi commerciali, se il carico trifase è squilibrato, la corrente nel filo neutro aumenterà, ed è necessario assicurarsi che il filo neutro sia ben collegato per garantire il funzionamento stabile del sistema di alimentazione.

Filo di terra

• Protezione della sicurezza: Lo scopo principale del filo di terra è quello di fornire protezione della sicurezza. Quando un dispositivo elettrico presenta un difetto come una perdita di corrente o un cortocircuito, il filo di terra può rapidamente introdurre la corrente di fuga nel terreno per evitare scosse elettriche alle persone. Ad esempio, quando la carcassa di una lavatrice è carica, se la lavatrice è collegata al filo di terra, la corrente di fuga fluisce nel terreno attraverso il filo di terra, invece che attraverso il corpo umano, proteggendo così la sicurezza dell'utente.

• Eliminare l'elettricità statica: I fili di terra possono anche eliminare l'elettricità statica generata dai dispositivi elettrici. In alcuni ambienti secchi, i dispositivi elettrici sono propensi a produrre elettricità statica, che, se non eliminata tempestivamente, può accumularsi ad un potenziale più elevato, causando danni al corpo umano o ai dispositivi. Collegando il cavo di terra, l'elettricità statica può essere rapidamente rilasciata nel terreno, garantendo la sicurezza del dispositivo e dell'ambiente. Ad esempio, in una sala server, per prevenire i danni elettrici agli apparecchi elettronici, vengono solitamente posati barre di rame a terra per connettere tutti gli apparecchi elettronici al filo di terra e eliminare l'elettricità statica.

Un singolo filo non può servire a tutti questi scopi

Caratteristiche elettriche diverse: Le caratteristiche elettriche del filo di fase, del filo neutro e del filo di terra nel circuito sono diverse. Il filo di fase ha un alto differenziale di potenziale ed è responsabile della trasmissione dell'energia elettrica; il filo neutro serve a formare un circuito e a bilanciare la tensione; i cavi di terra servono a proteggere e a eliminare l'elettricità statica. Se si utilizza un solo filo per realizzare tutte queste funzioni, ciò causerà instabilità delle prestazioni elettriche del circuito, aumentando il rischio di guasti dei dispositivi elettrici. Ad esempio, se il filo di terra viene combinato con il filo di fase o neutro, quando un dispositivo elettrico presenta una perdita, la corrente di fuga potrebbe non fluire nel terreno in tempo, aumentando così il rischio di scosse elettriche alle persone.

Gli standard di sicurezza non lo consentono: Per garantire la sicurezza elettrica, i paesi hanno sviluppato rigorosi standard di sicurezza elettrica, che stabiliscono chiaramente che il filo di fase, il filo neutro e il filo di terra devono essere installati separatamente. Questi standard sono basati su lunghe esperienze pratiche e ricerche scientifiche per proteggere la vita e i beni delle persone. Se questi standard vengono violati, utilizzando un solo filo al posto di tre, possono verificarsi gravi incidenti elettrici e persino situazioni che mettono a repentaglio la vita. Ad esempio, durante l'installazione elettrica, se il personale costruttivo, per risparmiare sui costi, combina il filo di terra e il filo neutro, in caso di incidente di perdita, il dispositivo di protezione contro le perdite potrebbe non funzionare correttamente, portando grandi rischi di sicurezza all'utente.