Qual é o propósito de ter fios terra, fase e neutro separados em um circuito elétrico?

O propósito de separar os fios terra, fase e neutro em um circuito

Fio fase

Transmissão de energia elétrica: O fio fase é a linha principal responsável pela transmissão de energia elétrica no circuito. Ele transmite a corrente alternada fornecida pela fonte de alimentação (como a rede de 220V) para vários equipamentos elétricos para fornecer a energia necessária para o funcionamento dos equipamentos elétricos. Por exemplo, quando você liga uma lâmpada, a corrente flui do fio fase para a lâmpada, passa pelo filamento da lâmpada e então retorna à fonte de alimentação através do fio neutro, fazendo com que a lâmpada brilhe.

Fornecer alto potencial: O fio fase tem uma grande diferença de potencial em relação ao fio neutro e ao fio terra. Em circuitos CA, a tensão do fio fase varia como uma onda senoidal, e seu pico é geralmente 2 vezes a raiz quadrada de 220V (cerca de 311V). Essa grande diferença de potencial é a fonte de energia que impulsiona a corrente a fluir no circuito, permitindo que os equipamentos elétricos funcionem corretamente. Por exemplo, em um motor elétrico, a corrente gerada pela diferença de potencial entre o fio fase e o fio neutro faz com que as bobinas do motor gerem um campo magnético, o que impulsiona o rotor do motor a girar.

Fio neutro

• Formar um loop: O papel principal do fio neutro é formar um circuito com o fio fase, para que a corrente possa circular entre a fonte de alimentação e os equipamentos elétricos. Normalmente, o potencial do fio neutro está próximo ao potencial geodésico, e o potencial do fio terra é muito próximo. Por exemplo, na eletricidade doméstica, a corrente flui do fio fase para os equipamentos elétricos, após o trabalho dos equipamentos elétricos, e então retorna à fonte de alimentação através do fio neutro, completando um ciclo completo do circuito.

• Equilibrar a tensão: O fio neutro também desempenha um papel no equilíbrio da tensão no circuito trifásico. No sistema de alimentação trifásico tetrapolar, a diferença de fase da tensão das três linhas fase é de 120 graus, e a tensão no circuito trifásico pode ser equilibrada conectando-se o fio neutro. Se o fio neutro for desconectado ou o contato for ruim, isso pode levar a um desequilíbrio de tensão trifásica, impedindo que os equipamentos elétricos funcionem corretamente e até mesmo danificando-os. Por exemplo, em algumas fábricas ou locais comerciais, se a carga trifásica estiver desequilibrada, a corrente no fio neutro aumentará, sendo necessário garantir que o fio neutro esteja bem conectado para assegurar o funcionamento estável do sistema de energia.

Fio terra

• Proteção de segurança: O principal objetivo do fio terra é fornecer proteção de segurança. Quando os equipamentos elétricos têm falhas, como vazamento ou curto-circuito, o fio terra pode introduzir rapidamente a corrente de vazamento na terra, evitando choques elétricos nas pessoas. Por exemplo, quando a carcaça de uma máquina de lavar está carregada, se a máquina de lavar estiver conectada ao fio terra, a corrente de vazamento fluirá para a terra através do fio terra, em vez de passar pelo corpo humano para a terra, protegendo assim a segurança do usuário.

• Eliminar eletricidade estática: Os fios terra também podem eliminar a eletricidade estática gerada pelos equipamentos elétricos. Em alguns ambientes secos, os equipamentos elétricos são propensos a acumular eletricidade estática, que, se não for eliminada a tempo, pode acumular-se a um potencial mais alto, causando danos ao corpo humano ou aos equipamentos. Ao conectar o cabo de aterramento, a eletricidade estática pode ser liberada rapidamente para a terra, assegurando a segurança do dispositivo e do ambiente. Por exemplo, em uma sala de computadores, para prevenir danos por eletricidade estática aos equipamentos eletrônicos, normalmente são instaladas barras de cobre aterradas para conectar todos os equipamentos eletrônicos ao fio terra, eliminando a eletricidade estática.

Um único fio não pode cumprir todos esses propósitos

Características elétricas diferentes: As características elétricas dos fios fase, neutro e terra no circuito são diferentes. O fio fase tem uma grande diferença de potencial e é responsável pela transmissão de energia elétrica; o fio neutro é usado para formar um loop e equilibrar a tensão; os cabos de aterramento são usados para proteção e eliminação de eletricidade estática. Se um único fio fosse usado para cumprir todas essas funções, isso tornaria o desempenho elétrico do circuito instável, aumentando o risco de falha nos equipamentos elétricos. Por exemplo, se o fio terra e o fio fase ou neutro fossem combinados, quando ocorrer um vazamento em um equipamento elétrico, a corrente de vazamento pode não fluir para a terra a tempo, aumentando o risco de choque elétrico nas pessoas.

Padrões de segurança não permitem: Para garantir a segurança elétrica, os países desenvolveram padrões rigorosos de segurança elétrica, que determinam claramente que o fio fase, o fio neutro e o fio terra devem ser instalados separadamente. Esses padrões são baseados em experiências práticas de longo prazo e pesquisas científicas para proteger vidas e propriedades. Se esses padrões forem violados, usando um único fio em vez de três, isso pode resultar em acidentes elétricos graves e até mesmo situações que ameaçam a vida. Por exemplo, na construção de instalações elétricas, se os trabalhadores, para economizar custos, combinarem o fio terra e o fio neutro, uma vez que ocorra um acidente de vazamento, o dispositivo de proteção contra vazamento pode não funcionar corretamente, trazendo grandes riscos de segurança para o usuário.