MESSA A TERRA: COS'É E COME FUNZIONA

Messa a terra elettrica
Che cos’è la messa a terra elettrica e a cosa serve? Che differenza c’è tra massa elettrica e messa a terra? Quali sono i simboli da utilizzare negli schemi elettrici ed elettronici per indicare la terra?

Benvenuto in questa lezione del corso d’automazione industriale, oggi parliamo di terra elettrica, uno dei concetti più importanti da considerare nella progettazione degli impianti elettrici di qualsiasi tipo, per renderli funzionali e sicuri per chi li utilizza.

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Ecco gli argomenti di oggi:

I differenti nomi per la messa a terra.

Cos’è la terra.

Perché colleghiamo gli impianti a terra?

La terra del pianeta.

Come funziona la messa a terra.

Le apparecchiature per la sicurezza sulle dispersioni verso terra.

I simboli utilizzati per rappresentare la terra.

I differenti nomi per la messa a terra.

Per indicare la terra ci sono diversi nomi, per esempio terra oppure massa; poi ancora neutro, comune, terra digitale, terra analogica, loop di terra (anello di terra).

Nel prossimo paragrafo facciamo chiarezza su questi termini, i quali a volte vengono impiegati in maniera non proprio corretta.

Cos’è la terra.

Il significato di “terra” dipende dal contesto in cui esso è utilizzato, per esempio per chi si occupa di creare circuiti elettronici, la terra può indicare qualcosa di diverso rispetto a ciò che essa rappresenta per un elettricista civile o industriale.

Nella prossima immagine vediamo circuito elettronico, sul quale sono indicati genericamente dei simboli di terra che però non indicano per forza un collegamento alla terra fisica “il nostro pianeta”, ma piuttosto allo chassis (scatola metallica) dell’apparecchio.

Circuito elettrico con messa a terra sullo chassis

Perché colleghiamo gli impianti a terra?

Mettere un circuito elettrico a terra (collegarlo a terra) si fa per rendere sicuro l’impianto e chi lo utilizza, proteggendoli da shock elettrici. In pratica, mettiamo a terra le parti esterne delle apparecchiature, in modo che se dovesse verificarsi un problema sui circuiti elettrici o elettronici interni alla stessa, queste parti esterne non raggiungano un potenziale elettrico pericoloso oltre che per gli apparecchi, soprattutto per la nostra salute.

Per funzionare, ogni circuito elettrico deve avere un percorso di ritorno per il flusso della corrente, il circuito infatti deve essere chiuso; per esempio la carrozzeria della nostra automobile rappresenta il ritorno del circuito elettrico alimentato dalla batteria dell’automobile stessa.

Nella prossima immagine vediamo tre diversi circuiti: il primo è chiuso per mezzo di un conduttore elettrico, il secondo si chiude verso la terra fisica, e il terzo è quello di cui abbiamo appena parlato, ovvero il circuito elettrico dell’automobile che si chiude sulla carrozzeria.

Ritorno dei circuiti elettrici

La terra del pianeta.

Il nostro pianeta rappresenta la terra fisica a cui possiamo collegare i circuiti elettrici, ed essa è un punto con potenziale di zero volt al quale chiunque lavori nel campo elettrico può riferirsi.

Per collegare i circuiti elettrici come quelli delle nostre case e delle industrie alla terra si utilizzano appositi paletti (chiamati anche dispersori, picchetti o puntali), come quello che possiamo vedere nella prossima immagine.

Messa a terra fisica con i paletti di terra o puntali

Come si vede in figura sopra, il picchetto è piantato nella terra e collegato a una barra dalla quale partono i cavi appositi che tutti conosciamo, di colore giallo verde, i quali arrivano nei fabbricati e ovunque serva collegare una terra.

Le prese di corrente che utilizziamo per alimentare gli elettrodomestici e ogni apparecchio elettrico sono dotate del terminale per collegare il cavo della terra e permettere alle apparecchiature di funzionare correttamente.

La terra arriva ai quadri elettrici e viene poi smistata lungo l’impianto elettrico, mantenendo sempre lo stesso colore per quanto riguarda i cavi.

Spina e presa elettriche con connettore di terra

Come funziona la messa a terra.

Quando si verifica un guasto elettrico, la corrente fluisce sempre verso il punto con potenziale più basso, in questo caso la terra. Se non ci fossero i dispersori e i collegamenti appositi, la corrente potrebbe raggiungere il punto di zero volt (terra fisica) attraversando noi, in pratica come se noi fossimo un conduttore di terra.

Questo può essere molto pericoloso, meglio quindi preparare un percorso ad hoc per permettere a queste dispersioni di raggiungere la terra, offrendo una via con minore resistenza rispetto a quella che il nostro corpo propone, in modo che la corrente utilizzi quella via preferenziale meno resistente.

Nella prossima immagine vediamo cosa succede quando si verifica un guasto su un elettrodomestico, come per esempio una lavatrice, e l’impianto di terra funziona correttamente.

Lavatrice con collegamento a terra corretto

Come vediamo in figura sopra, noi offriamo una resistenza verso terra. Se si verifica un guasto, dato che il circuito interno dell’elettrodomestico è collegato alla carcassa metallica (involucro), la corrente fluisce naturalmente verso terra (a destra in basso sulla figura). Noi non siamo attraversati da corrente, o per lo meno non siamo attraversati da correnti elevate.

Nella prossima figura vediamo invece cosa accadrebbe se il circuito della lavatrice non fosse correttamente collegato alla terra.

Lavatrice con collegamento a terra mancate

Come si vede nell’immagine sopra, in caso di guasto saremmo noi a assumere il ruolo di conduttore verso terra: la corrente non troverebbe la via preferenziale a bassa resistenza e ci attraverserebbe, in questo caso sarebbe davvero troppa e molto pericolosa.

Le apparecchiature per la sicurezza sulle dispersioni verso terra.

Per garantire la sicurezza di chi opera sugli impianti elettrici o anche semplicemente per noi che viviamo circondati di apparecchiature che funzionano per mezzo della corrente, si impiegano dispositivi di protezione come gli interruttori differenziali, in grado di rilevare dispersioni di corrente anche minime verso terra e di interrompere i circuiti di alimentazione elettrica.

L’interruttore differenziale viene anche chiamato “salva vita” e lo troviamo praticamente in tutte le case.

Nella prossima immagine vediamo il classico interruttore differenziale montato su una linea elettrica di un impianto civile, notiamo il pulsante di test per verificare il suo corretto funzionamento.

Interruttori differenziali

I simboli utilizzati per rappresentare la terra.

Per indicare i collegamenti di terra o di comuni sugli schemi elettronici ed elettrici ci sono diversi simboli, e questa simbologia è regolamentata nella norme IEC 60417 recepita dalle norme europee e italiane CEI.

Nella prossima immagine vediamo i più utilizzati: il primo è la terra “vera”, quella collegata al pianeta, il secondo è quello per indicare il collegamento all’involucro metallico dell’apparecchio, e il terzo è la “terra” o ritorno di un segnale comune. Il simbolo di terra universale è il 5017 (il primo in figura).

Simboli grafici di messa a terra

Per quanto riguarda i circuiti elettronici, se i collegamenti di terra non sono collegati fisicamente alla terra (pianeta), il simbolo da utilizzare è il secondo in figura sopra (5020 nella norma IEC), quello dello chassis.

Ecco nella prossima immagine uno schema elettrico che utilizza questo simbolo.

Circuito elettronico con terra non collegata al pianeta ma allo chassis

Nella prossima immagine invece troviamo un circuito elettronico dove sono indicati dei comuni con l’apposito simbolo a forma di triangolo (5021).

Circuito elettronico con comuni

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