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Massa elettrica
Scoprite di più sulla massa elettrica, la sua legislazione e le sue caratteristiche specifiche.
Che cos'è la massa elettrica?
In termini legali, secondo il decreto n. 88-1056 del 14 novembre 1988, la massa è :
"La parte conduttrice di un'apparecchiatura elettrica suscettibile di essere toccata da una persona, che normalmente non è sotto tensione ma può diventarlo in caso di guasto dell'isolamento nelle parti attive dell'apparecchiatura".
Si tratta quindi di una parte conduttrice di un circuito, di un insieme di circuiti, di una struttura o di un insieme di strutture metalliche, il cui potenziale elettrico deve essere nullo. In altre parole, da questa parte conduttrice è possibile misurare una tensione elettrica.
Di conseguenza, la messa a terra garantisce l'equipotenzialità tra i vari dispositivi e le strutture metalliche all'interno di un edificio o di un veicolo. In altre parole, ogni apparecchiatura e ogni struttura metallica al suo interno è collegata alle altre apparecchiature e alle altre strutture e, attraverso questa connessione, tutte sono portate alla stessa tensione di riferimento. Per garantire che questa tensione rimanga nulla, anche in caso di guasto elettrico in uno dei dispositivi, tutte queste masse interconnesse devono essere collegate a terra.
La messa a terra elimina o almeno riduce il rischio di scosse elettriche nelle installazioni industriali, domestiche e di altro tipo (ad esempio nei veicoli). Ogni stanza di un edificio deve quindi essere dotata di punti di messa a terra, che devono essere collegati anche a tubature dell'acqua, grondaie, strutture metalliche, armature in cemento, ecc. Tutte queste masse metalliche devono essere collegate tra loro per formare una massa elettrica, che a sua volta deve essere collegata a un punto di messa a terra.
Tuttavia, la messa a terra non è sempre possibile, soprattutto a bordo di alcuni veicoli: su un'imbarcazione, lo scafo è semplicemente a contatto con l'acqua, che lo porta a potenziale zero. Su un'automobile, un camion o un veicolo a due ruote, non esiste un sistema di messa a terra. Questo spiega perché si può sentire una scossa elettrica quando si sale o si scende. Tuttavia, si può ovviare a questo problema utilizzando un filo antistatico o una striscia di messa a terra per collegare il telaio del veicolo alla terra e portarlo a potenziale zero. I veicoli ferroviari sono permanentemente messi a terra dal contatto con la rotaia. Infine, è ovviamente impossibile mettere a terra un aereo, ma la cabina viene collegata a terra prima di salire o scendere, per portarla a potenziale zero. La stessa procedura deve essere seguita prima di riempire una cisterna, per evitare flashover o esplosioni.
Per capire la differenza tra terra e massa, è necessario comprendere che il collegamento a terra consente l'equipotenzialità, cioè di portare diversi apparecchi, circuiti e strutture metalliche allo stesso potenziale, mentre la massa mantiene questo potenziale a zero volt. Il collegamento a terra è quindi una necessità tecnica, mentre la messa a terra è un imperativo di sicurezza.
Simboli elettrici per la terra e la massa
Secondo gli standard elettrici, sia per l'elettricità degli edifici, che per gli elettrodomestici, l'elettronica o l'elettricità industriale, per il collegamento a terra si utilizzano fili di colore verde e giallo. Tuttavia, è possibile utilizzare anche fili non rivestiti o trecce metalliche nude, poiché questi passaggi non dovrebbero normalmente trasportare cariche elettriche o, se lo fanno, consentirne la dissipazione direttamente a terra.
In effetti, è proprio questo lo scopo dei circuiti di messa a terra e di collegamento: l'elettricità sceglie sempre il percorso più diretto e meno resistivo verso la terra. Ecco perché, in caso di guasto elettrico in un elettrodomestico, è possibile toccarlo senza avvertire una scarica - e quindi senza pericolo - se è correttamente collegato a terra.
Come mettere a terra un dispositivo
In un circuito elettrico alimentato in corrente continua, uno dei due fili di alimentazione è sempre collegato alla struttura metallica del dispositivo, cioè alla terra: per convenzione, questo è invariabilmente il negativo, mentre il positivo è isolato. Le apparecchiature elettroniche composte da diversi circuiti interdipendenti necessitano di questa terra come riferimento di potenziale per poter funzionare correttamente.
Nella corrente alternata, la fase e il neutro sono entrambi isolati e quindi non collegati a terra. Solo il telaio del dispositivo è collegato alla terra della presa di corrente.
Esempi di applicazioni
Filtrazione dei segnali indesiderati
Un esempio specifico dell'utilità della terra elettrica - sempre a condizione che sia collegata a terra - è il filtraggio di segnali sinusoidali mediante un filtro noto come "passa-basso". Questo filtro blocca le alte frequenze indesiderate mettendole in cortocircuito con la terra, mentre lascia passare le basse frequenze che si desidera mantenere (da qui il nome). Questo circuito molto semplice consiste in una resistenza R posta in serie in un circuito, quindi un condensatore C collegato in parallelo. Il calcolo di questo filtro è dato dalla formula :
fc = 1/ 2 ¶ RC
fc è la frequenza di taglio, espressa in Hertz. Il valore della resistenza R è espresso in Ohm e quello del condensatore C in Farad. Arrotondare 2 ¶ a 6.28.
Questo tipo di filtro può essere utilizzato, ad esempio, per sopprimere un fischio acuto in un circuito audio o per eliminare le frequenze armoniche in un circuito di alimentazione. Esistono altre celle diverse, che possono essere utilizzate per sopprimere le basse frequenze (filtro passa-alto), o per sopprimere sia le alte che le basse frequenze (filtro passa-banda), o per filtrare alcune frequenze definite, lasciando passare altre, sia più basse che più alte (filtro di reiezione).
In tutti i casi, le frequenze indesiderate devono essere evacuate verso terra, il che richiede un collegamento preliminare alla terra. In caso contrario, questi segnali indesiderati ristagnerebbero nel circuito, rendendo il filtraggio inefficace o addirittura pericoloso in alcuni casi.
Il collegamento a terra e la messa a terra, pur non facendo parte delle celle di filtraggio, sono un complemento essenziale per il loro corretto funzionamento.
Eliminazione di radiazioni, correnti di interferenza e alte frequenze grazie alla schermatura di terra
La schermatura di terra è un involucro metallico collegato a terra che circonda alcuni circuiti elettronici, sia per proteggerli da radiazioni di disturbo sia per evitare che i circuiti stessi emettano segnali parassiti. Per essere efficace, la schermatura di terra deve essere collegata a una rete elettrica di terra, a sua volta collegata a terra.
Alcune installazioni elettriche o elettroniche possono, per loro stessa natura, generare segnali indesiderati che disturbano altre installazioni nelle vicinanze.
Un esempio ben noto è la radiazione prodotta dalle linee elettriche ad alta tensione e dai trasformatori ad esse collegati. Il passaggio vicino ad essi può essere percepito da un apparecchio radio e interferire con la ricezione di alcune frequenze. In teoria, la schermatura di terra eliminerebbe questa interferenza inviandola a terra. In pratica, però, non è ovviamente possibile isolare queste linee, che si trovano all'aria aperta. Questo problema è stato superato dall'uso diffuso di frequenze radio più alte - note come banda FM - che sono meno sensibili a queste radiazioni, a scapito delle bande di frequenza più basse, note come onde lunghe e onde corte, che ora sono sempre meno utilizzate.
Tuttavia, le radiazioni parassite esistono ancora, anche se non le percepiamo più. Il problema è stato semplicemente aggirato.
Disturbi simili sono prodotti anche dai cosiddetti alimentatori elettronici "switching" (regolazione elettronica tramite commutazione, utilizzata per la sua elevata efficienza), come quelli utilizzati nei microcomputer, ma il cui uso si è diffuso anche nell'elettronica di consumo negli ultimi decenni. Agli albori degli alimentatori switching, vi erano molti problemi causati dalle radiazioni di interferenza. Da allora sono stati fatti progressi nel filtraggio di questi circuiti (vedi filtri passa-basso, paragrafo precedente) e si sono diffuse le schermature, i collegamenti a terra e la messa a terra.
Per evitare o limitare i problemi di radiazioni parassite, alcuni impianti sono collocati in locali particolarmente ben collegati a terra o addirittura in contenitori metallici confinati che formano una rete di terra praticamente ermetica ai segnali e alle radiazioni esterne. Ciò crea l'effetto di una gabbia di Faraday.
Ciò è particolarmente vero per le sale computer e i server web, i trasmettitori radiotelevisivi, i trasformatori di rete EDF o le installazioni industriali, ecc.
I laboratori di misurazione elettrica non creano interferenze, ma al contrario sono sensibili ai disturbi esterni. Per questo motivo, anche loro sono protetti dallo stesso processo di schermatura.
Le connessioni di terra e la schermatura elettrica ottimale si ottengono mediante cinghie o trecce di terra. Per la sua comprovata efficacia, la schermatura a treccia metallica viene utilizzata in tutti i cavi che trasportano segnali deboli e sensibili alle interferenze elettriche. Ad esempio, i cavi per le antenne televisive, che trasportano segnali deboli ad alta frequenza, hanno un nucleo centrale attraverso il quale passano i segnali ad alta frequenza, circondato da una schermatura a treccia concentrica in rame o rame stagnato.
Circuiti di terra e di massa per la protezione dai fulmini
Questo collegamento può essere realizzato con un cavo elettrico, ma più spesso si utilizza una treccia di terra. Il vantaggio della treccia è che è più flessibile e può essere piegata o attorcigliata più facilmente. Ad esempio, la treccia piatta può essere utilizzata per collegare in modo ottimale due superfici perpendicolari di una scatola elettrica o il telaio metallico di un motore a un'altra struttura conduttiva (rotaia o canalina elettrica) e, più in generale, a piani non allineati tra loro.
Per essere efficace, un collegamento a terra deve essere il più corto possibile e avere una superficie di contatto massima: per la sua forma piatta, la treccia di terra è il conduttore più adatto a questo scopo.
Inoltre, la treccia ha un'impedenza molto più bassa di un filo o di un cavo dello stesso materiale, soprattutto alle alte frequenze. Ciò significa una minore resistenza e quindi un migliore contatto elettrico. L'impedenza della cinghia è ancora più bassa, ma è molto più rigida e non offre la flessibilità della treccia.
Come si mettono a terra dispositivi, circuiti e involucri metallici?
Questo collegamento può essere realizzato con un cavo elettrico, ma più spesso si utilizza una treccia di terra. Il vantaggio della treccia è che è più flessibile e può essere piegata o attorcigliata più facilmente. Ad esempio, la treccia piatta può essere utilizzata per collegare in modo ottimale due superfici perpendicolari di una scatola elettrica o il telaio metallico di un motore a un'altra struttura conduttiva (rotaia o canalina elettrica) e, più in generale, a piani non allineati tra loro.
Per essere efficace, un collegamento a terra deve essere il più corto possibile e avere la massima superficie di contatto: per la sua forma piatta, la treccia di terra è il conduttore più adatto a questo scopo.
Inoltre, la treccia ha un'impedenza molto più bassa di un filo o di un cavo dello stesso materiale, soprattutto alle alte frequenze. Ciò significa una minore resistenza e quindi un migliore contatto elettrico. L'impedenza della reggetta è ancora più bassa, ma la reggetta è molto più rigida e non offre la flessibilità della treccia.
La treccia è quindi il conduttore preferito per le connessioni di terra.
La treccia di terra è disponibile in misure standard o può essere realizzata su misura, in diverse larghezze, lunghezze e spessori, a seconda delle dimensioni delle strutture che deve collegare e delle tensioni e correnti che deve trasportare. Si parla anche di corrente di cortocircuito verso terra, che determina le dimensioni della treccia. Le dimensioni variano a seconda che la treccia venga utilizzata per collegare a terra il minimo della batteria di un'automobile, per un impianto industriale o domestico o per la protezione contro i fulmini.
Il materiale utilizzato per la treccia di terra è generalmente il rame, per la sua buona conduttività e malleabilità.
Per evitare l'ossidazione, la treccia di rame può essere stagnata. È disponibile anche una treccia di alluminio. Questo materiale non è un buon conduttore ed è meccanicamente meno flessibile del rame, ma ha il vantaggio di essere meno soggetto a deterioramento. La treccia di alluminio è meno utilizzata.
La treccia viene fissata mediante fori crimpati in cui vengono inserite le viti di collegamento. La lunghezza della treccia è generalmente definita dalla distanza tra i due fori. Il diametro dei fori è proporzionale alle dimensioni della treccia e determina la dimensione delle viti da utilizzare.
La forma della treccia può essere piatta o rotonda.
A seconda dell'uso, le caratteristiche meccaniche della treccia sono le seguenti:
MALTEP offre trecce adatte a tutti i collegamenti di terra e di massa, in dimensioni standard e anche su misura, con sezioni che vanno da 6 mm² a 240 mm² o più.
Trovate tutti i nostri prodotti sul nostro sito web.
- Il tipo, treccia rotonda o piatta
- Dimensioni: lunghezza, larghezza, spessore
- La sezione
- Lunghezza tra gli assi
- Il diametro dei fori
- Il materiale: rame, stagnato o no
A seconda dell'uso, le caratteristiche meccaniche della treccia sono le seguenti:
MALTEP ha trecce disponibili in misure standardper tutti i collegamenti di terra e di massa, nonché trecce su misura con sezioni che vanno da 6 mm² a 240 mm² o più.
