Collegamento a Terra degli Impianti lettrici Definizione: la parte dell impianto elettrico costituita da componenti aventi tutti la stessa Tensione Nominale, costituisce un Sistema lettrico. In un impianto elettrico, si possono trovare anche più Sistemi lettrici diversi, ad esempio alimentati con Tensioni Nominali Differenti a 230 e a 400 Volt. Definizione della Categoria dei Sistemi lettrici, in ase alla Tensione Nominale V n Sistemi Categoria 0 Vn 50V AC, Vn 120V Sistemi Categoria I 50< Vn 1. 000V AC, 120< Vn 1. 500V Sistemi Categoria II 1. 000< Vn 30. 000V AC, 1. 500< Vn 30. 000V Sistemi Categoria III 30. 000V< Vn ACe Molto frequentemente, avviene che alcune parti degli impianti elettrici vengono collegate a terra mediante elementi metallici in contatto con il terreno detti dispersori; tale collegamento, viene realizzato per motivi funzionali quando costituisce il collegamento a terra del neutro per i sistemi trifase, oppure per motivi di protezione, quando riguarda il collegamento a terra delle masse. Si può dimostrare, che la resistenza di un dispersore emisferico (semisferico) infisso superficialmente nel terreno, offre una resistenza al passaggio della corrente, data da ρ 2πr 0 dove ρ è la resistività del terreno in Ω m, mentre r 0 è il raggio in metri della semisfera costituente il dispersore; pertanto, se a causa di un guasto generico viene a scorrere una corrente I verso terra attraverso il Dispersore, la differenza di potenziale tra il medesimo ed un punto lontano a potenziale zero, sarà I ρ I 2πr 0
Schematizzazione di un Guasto La seguente figura, rappresenta una situazione generale di guasto, a cui segue un contatto elettrico indiretto da parte di una persona umana, che tocca una massa in tensione a causa del degrado dell isolamento il simbolo rappresenta come già detto la Tensione Totale di Terra (il pedice, stà per arth, cioè Terra ), con, si indica invece la resistenza del corpo umano (il pedice, stà per ody, cioè Corpo ), mentre stà ad indicare invece la resistenza presente tra il corpo umano e la terra, che dipende ovviamente dalla resistività del terreno, dalla presenza di scarpe, pavimenti ecc; invece, è definita come Tensione di Contatto a Vuoto (cioè in presenza di guasto, ma senza il contatto del corpo umano) e coincide essenzialmente con la Tensione Totale di Terra. La tensione T rappresenta la Tensione di Contatto, cioè la tensione a cui sarebbe sottoposto il corpo umano nel caso di contatto col punto di guasto; ovviamente T risulta sempre inferiore ad. Nel caso particolare in cui ci sia un perfetto isolamento da terra del corpo umano, e naturalmente T, T + 0 la Tensione di Contatto diventerebbe Nulla. I Sistemi lettrici di Categoria Zero e Prima, vengono anche classificati in relazione al loro collegamento a terra, con una sigla formata da due lettere; la prima indica lo stato di collegamento a terra del Neutro del Sistema di Alimentazione, mentre la seconda indica lo stato di collegamento a terra delle Masse degli Apparecchi tilizzatori
Sistema TT Il Sistema TT, è quello impiegato nelle civili abitazioni; il Neutro del sistema di alimentazione è collegato all impianto di terra della cabina di trasformazione ( T 1 ), mentre le Masse Metalliche degli utilizzatori sono collegate all impianto di terra dell utente ( T 2 ) ; in questo caso, esistono due distinti impianti di terra. Sistema TN Il Sistema TN, è quello prevalentemente impiegato negli impianti elettrici dove è prevista una cabina di trasformazione propria. In questo caso, l impianto di terra è uno solo e coincide con l impianto di terra della cabina di trasformazione. Il Neutro del sistema di alimentazione è collegato a terra, mentre le Masse Metalliche degli apparecchi utilizzatori sono connessi al neutro. Nella figura qui sopra, si fa espressamente riferimento alla variante del Sistema TN denominata TN - S, dove la funzione di Neutro (N) e quella di Conduttore di Protezione (P che stà per Protection arth ovvero Protezione di Terra ) sono svolte mediante Due Fili Distinti ; l altra variante del Sistema TN, è invece rappresentata con la sigla TN - C, dove la funzione di Neutro e quella di Conduttore di Protezione vengono svolte da un Filo nico denominato PN che svolge unitamente sia la funzione di neutro che quella di conduttore di protezione
L Impianto di Terra In un impianto elettrico, il collegamento a terra delle masse è una misura di protezione dai contatti indiretti. Ipotizziamo inizialmente che vi sia n Guasto, e che le masse degli apparecchi utilizzatori Non Dispongano di un Collegamento a Terra ; la situazione è rappresentata dalle due figure seguenti dove N, costituisce la resistenza del Neutro Verso Terra In questo caso, è semplice constatare che la Tensione di Contatto a Vuoto (quando semplicemente quanto la tensione stellata 0 230V ) vale lim 0 0 + + N Se invece in presenza dello stesso guasto, le masse degli apparecchi utilizzatori Dispongono di un Collegamento a Terra la Tensione di Contatto a Vuoto (quando 0) ) vale invece molto meno (solo una frazione di 0 + N
agionando in termini di correnti, la protezione dai contatti indiretti mediante l impianto di terra, si realizza mettendo in parallelo alla presenza della persona (costituita in questo caso dalla somma + ), una resistenza di valore molto più piccolo << + attraverso la quale dovrà richiudersi la maggior parte della corrente di guasto I F (dove F stà appunto per Failure cioè Guasto ) secuzione dell Impianto di Terra L impianto di Terra di un Sistema di Categoria I, si compone di varie parti come schematicamente mostrato nella seguente figura Legenda Alcuni Dettagli P: Conduttore di Protezione M: Massa di un Qualunque Apparecchio tilizzatore e dei Poli di Terra delle Prese M: Massa stranea QP: Collegamento quipotenziale Principale QS: Collegamento quipotenziale Supplementare COL: Collettore (o Nodo di terra) CT: Conduttore di Terra P: Pozzetto D: Dispersore Dispersore: corpo metallico che essendo in contatto con il terreno, ha il compito di realizzare il collegamento elettrico con la terra, così da disperdervi le correnti di guasto.
Massa stranea: per Massa stranea, si intende una parte conduttrice, che non fa parte dell impianto elettrico (dunque che non rappresenta ne la massa degli apparecchi utilizzatori, ne i poli di terra delle prese), in grado di introdurre un potenziale, generalmente quello di terra; a tal proposito, un caso tipico di Massa stranea è costituito dalle condutture idriche interrate che, a causa del loro intimo contatto con il terreno, costituiscono dei dispersori con bassa resistenza di terra; nel caso in cui vengano toccate, conferiscono all individuo un potenziale molto prossimo a quello di terra; nel caso di locali particolarmente pericolosi quali i bagni, le tubazioni idriche possono conferire a chi le tocca anche un potenziale diverso da quello di terra, come nel caso di guasto ad uno scaldabagno elettrico. Collegamento quipotenziale Principale: serve a collegare le masse estranee al collettore di terra. Collegamento quipotenziale Supplementare: serve a collegare masse estranee al conduttore di protezione P, masse tra loro, masse con masse estranee, masse estranee tra loro. Collettore o Nodo Principale di Terra: è quell elemento dell impianto elettrico realizzato solitamente con una sbarra o un morsetto metallici, a cui vengono collegati il conduttore di terra, il conduttore di protezione e i conduttori di equipotenzialità principali. Conduttore di Terra: è il conduttore che collega il collettore principale di terra ai dispersori e i dispersori tra loro, pur in questo caso rimanendo isolato dal terreno.