Noções de massa, comum e terra

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Universidade Técnica de Lisboa
Instrumentação e Aquisição de Sinais
1º Semestre 2007/2008
Noções de massa, comum e terra
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Common, Earth, Neutral
massa
common
terra
earth/ground
neutro
neutral
Confusão de conceitos e símbolos
Relacionados, mas diferentes!!!
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Three phase system
Sistema trifásico (simétrico ou equilibrado)
Conjunto de 3 tensões
Todas têm a mesma amplitude e frequência
Com uma diferença de fase de 120º
u1
2 US cos
t
u2
2 US cos
t
2 /3
u3
2 US cos
t
4 /3
As 3 tensões (fases) costumam ser designadas por (1,2,3), (A,B,C), (R,S,T),
(U,V,W) ou (X,Y,Z)
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Sistema trifásico
1
u1
u2 u12
2 u31
u3
u23
3
N
Ao ponto comum ou intersecção dos
3 geradores chamamos de
neutro/neutral
Fase simples/Single phase (u1, u2
e u3) tensão entre a linha/vivo/live e
o neutro/neutral
Tensões compostas/Composite
voltage (u12, u23 e u31) tensão entre
duas fases (live wire).
Um voltímetro lê o mesmo valor efectivo de tensão quando ligado entre os
pontos 1 e N, 2 e N ou 3 e N.
Contudo, os pontos 1, 2 e 3 não são equipotenciais!!!!
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Definições de terra e massa
Definições constantes no regulamento de segurança de redes de
distribuição de energia eléctrica em baixa tensão
Circuito de terra – conjunto de condutores de terra, eléctrodos de terra
e suas ligações.
Condutor de terra – condutor destinado a assegurar a ligação entre um
ponto de uma instalação e o eléctrodo de terra.
Eléctrodo de terra – dispositivo destinado a assegurar o contacto
eléctrico com a terra, constituído por um conjunto de materiais
condutores enterrados, ligados num único ponto ao condutor de terra.
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Definições de terra e massa
Definições constantes no regulamento de segurança de redes de
distribuição de energia eléctrica em baixa tensão
Massa – qualquer elemento condutor susceptível de ser tocado
directamente, em regra isolado das partes activas de um material
ou aparelhos eléctricos, mas podendo ficar acidentalmente sob
tensão
Terra – massa condutora da terra
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Definições e terra e massa
A massa é, por exemplo, a carcaça dos
aparelhos
Por razões de segurança a massa deve
ser ligada à terra
Através de um circuito de terra
Se um dispositivo não tiver a massa ligada
à terra pode haver uma tensão entre a
massa e a terra
E, portanto, haver perigo para o operador
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Terra de serviço e terra de protecção
As redes de distribuição devem funcionar com o neutro
directamente ligado à terra
A ligação das massas à terra pode ser feito por ligação
directa das massas
ou
às canalizações metálicas
(as mais habituais antigamente)
à terra
(a mais adequada)
ao neutro
(a mais perigosa)
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Terra de serviço e terra de protecção
i1
i2
i3
in
Terra de
Serviço
Terra de
Protecção
Terra de serviço – instalação que realiza a ligação do neutro à terra
Terra de protecção – instalação que permite a ligação das massas
directamente à terra, sem ligação directa ao neutro
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Terra de serviço e terra de protecção
i1
i2
i3
in
Terra de
Serviço
Terra de
Protecção
Em condições ideais, é nula a soma das correntes numa
secção da instalação
i1
i2
i3
in
0
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Terra de serviço e terra de protecção
i1
i2
i3
in
Terra de
serviço
id
Terra de
protecção
Se a soma não for nula, existem outras correntes, que se fecham pela terra
e podem resultar de condições normais de funcionamento,
devido a correntes de fuga
que dependem da área dos condutores em presença, crescendo com o
tamanho das instalações
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Terra de serviço e terra de protecção
i1
i2
i3
in
Terra de
serviço
id
Terra de
protecção
Se a soma não for nula, existem outras correntes, que se fecham pela
terra, e podem resultar de condições acidentais
Em qualquer dos casos aparecerá uma corrente diferencial
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Corrente diferencial
A corrente diferencial pode ser detectada por um relé
i1
i2
i3
in
R
S
T
N
Num sistema equilibrado, a força magnetomotriz resultante é nula.
Regula-se a força da mola que retém a peça móvel para que só encoste
ao electroíman quando a corrente diferencial exceder um certo valor.
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Comum – Massa - Terra
Os circuitos electrónicos são, em geral, referenciados a um mesmo ponto
comum (common) designado massa, em português.
Este ponto comum (massa electrónica) pode ou não, estar ligado à massa
(carcaça) do aparelho a que pertence.
Por exemplo, é usual muitos equipamentos terem o comum de referência
ligado à carcaça.
Como também é normal, uma fonte de alimentação ter os seus terminais
(“vivos” e “comum”) isolados da carcaça
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Comum – Massa - Terra
Deve-se verificar se cada aparelho utilizado tem ou não o comum ligado
à massa
E verificar se as fichas de ligação do aparelho à rede incluem ou não a
ligação da massa à terra
Se em português há alguma confusão entre massa (comum) e massa
(carcaça)
Isso também ocorre com a literatura inglesa entre earth ou ground
(carcaça) e a terra
A carcaça só está ligada à terra se forem cumpridos os regulamentos e
utilizadas fichas especiais com circuito de terra
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Instalação no laboratório
Cada bancada do laboratório tem as 3 fases da rede acessíveis por tomadas
monofásicas tipo Schuko (com terra), 2 para cada fase.
O posto de transformação que alimenta o quadro de distribuição está situado
na cave do edifício, havendo um eléctrodo de terra de serviço no exterior
do edifício.
O circuito de terra do laboratório está ligado a outro eléctrodo de terra de
protecção, situado também no exterior do edifício.
Há uma distância de uma a duas dezenas de metros entre estes dois
eléctrodos, pelo que, no laboratório, os terminais terra e neutro não são
equipotenciais.
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Erros de utilização
Além dos perigos de contacto directo, há a possibilidade de
inadvertidamente montar circuitos de medida incompatíveis com a
instalação do laboratório.
Por exemplo: um osciloscópio tem, em geral, o comum electrónico
ligado à carcaça (massa).
Pelo cabo de alimentação e circuito de terra, a massa estará
ligada à terra.
fase
O comum electrónico
estará ligado à terra
neutro
terra
Terra de Protecção
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Erros de utilização
O osciloscópio só é sensível a tensões. Para observar uma corrente é
necessário fazê-la passar por uma resistência e observar a queda de
tensão nela provocada.
Ra
vivo
Gerador
A
C
Z
comum
Terra de protecção
Se o gerador tiver o comum electrónico ligado à massa, pelo circuito de
terra, o comum de ambos os aparelhos fica ligado entre si.
O ponto A do circuito fica em curto-circuito com o ponto C do gerador,
curto-circuitando a carga Z.
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Erros de utilização
Para observar a corrente no circuito podem adoptar-se as seguintes
soluções:
Trocar a posição relativa da resistência e da impedância
Isto só é possível em algumas montagens
vivo
Z
Gerador
Ra
comum
Terra de Protecção
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Erros de utilização
Para observar a corrente no circuito podem adoptar-se as
seguintes soluções:
Usar um gerador com o comum não ligado à massa
Vivo
Ra
Gerador
A
Z
comum
Terra de protecção
Toda a montagem ficaria flutuante em relação à terra
O ponto onde se ligasse a blindagem do cabo de ligação ao
osciloscópio ficaria ao potencial da terra
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Erros de utilização
Para observar a corrente no circuito podem adoptar-se as
seguintes soluções:
Usar um osciloscópio com o comum desligado da massa
(pouco frequente)
Ra
Vivo
Z
Gerador
comum
Terra de protecção
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Erros de utilização
Para observar a corrente no circuito podem adoptar-se as seguintes
soluções:
Usar uma ficha de alimentação sem circuito de terra
Anti-regulamentar e perigoso
vivo
Ra
Z
Gerador
comum
Terra de protecção
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Erros de utilização
Para observar a corrente no circuito podem adoptar-se as seguintes
soluções:
Usar um osciloscópio com uma entrada diferencial
vivo
Ra
Gerador
Z
comum
Terra de protecção
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