Como a terra conduz a corrente e por que o aterramento ainda funciona: resolvendo o segredo

  • Dec 14, 2020
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O aterramento é um dos primeiros conceitos que encontramos ao estudar engenharia elétrica. A necessidade de introdução de aterramento de proteção é devido ao fato de que uma condição necessária para operação de qualquer instalação elétrica é o fechamento forçado de todos os seus componentes condutores para o chão.

O princípio de aterramento

Sabe-se que o engenhoso é, na esmagadora maioria dos casos, simples. Da mesma forma com o aterramento. Baseia-se em várias disposições extremamente simples e óbvias.

Eles se resumem ao fato de que:

  • tem a garantia de evitar a quebra do isolamento do corpo condutor da instalação elétrica e uma diminuição perceptível da sua resistência;
  • potencial golpe no corpo não tem sinais externos visíveis;
  • ao tocar em tais partes, uma pessoa está sob a influência de um alto potencial;
  • o fator marcante é a corrente que surge no momento de tocar a superfície condutora e flui pelo corpo humano até o solo;
  • a corrente pode ser reduzida a um nível seguro apenas reduzindo a DIFERENÇA de potencial entre o elemento condutor e terra, para o qual basta ligar à força as partes metálicas da caixa à terra com um fio com uma pequena resistência.
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Como resultado, durante a quebra do isolamento, a corrente simplesmente vai principalmente para o solo e não passa pelo corpo humano. Isso é ilustrado graficamente na Figura 1.

Por que a resistência da Terra é pequena

De acordo com a lei de Ohm, a corrente sempre flui em malha fechada. Neste caso - de um pólo da usina ao eletrodo de aterramento através da instalação elétrica com seu sistema de aterramento. Neste caso, a baixa resistência de aterramento da instalação não é garantia de uma pequena resistência do ramal reverso do circuito em questão. Na verdade, a resistividade do solo é grande o suficiente e, à primeira vista, o efeito de desviar o corpo humano por elementos de aterramento não ocorre.

Imagem 1. O princípio de aterramento

Apesar de toda a validade desse raciocínio, ele não leva em consideração uma circunstância. Neste caso, o efeito é que devido à seção transversal extremamente grande, quase infinita do meio entre os aterramentos eletrodos da usina e instalação elétrica, a resistência do ramo reverso do nosso circuito fechado será bastante pequena.

Isso permite:

  • o sistema de aterramento para desempenhar qualitativamente suas funções de proteção;
  • garantir alta confiabilidade de sua implementação devido à ausência de interrupções
  • economize significativamente na colocação de um cabo adicional conectando as chaves de aterramento da instalação e da usina.

Características do dispositivo de aterramento

O aterramento protetor desempenha suas funções qualitativamente apenas se houver pouca resistência de transição entre o eletrodo de aterramento ao qual a unidade está conectada e o aterramento.

Isso é alcançado:

  • área de alto contato, que, por sua vez, é fornecida por várias placas rigidamente conectadas por soldagem, Figura 2;
  • aprofundando os eletrodos abaixo da profundidade de congelamento (a resistência específica do solo congelado aumenta drasticamente).

Para cumprir a última condição, eletrodos de aterramento verticais de até 3 m de comprimento são adequados, Figura 3.

Figura 2. Loop de aterramento horizontal
Figura 3. Chave de aterramento vertical única

Além disso, a resistência de aterramento não deve exceder 4 ohms. Este último é determinado pelo fato de que a resistência do corpo humano é de pelo menos várias centenas de ohms, ou seja, duas ordens de magnitude mais altas.