Por que não usamos fio neutro para aterrar dispositivos e fio terra para fechar o circuito?

Sei que o ponto neutro de um transformador de distribuição está conectado ao fio de aterramento, então acho que são os mesmos.

Posso usar o fio neutro para proteger dispositivos elétricos com caixa de metal conectando-o ao gabinete (tampa)?

Posso usar o fio terra para fechar o circuito? Por exemplo, posso conectar uma lâmpada entre o fio ativo e o fio terra?

Penso que a resposta seria "Sim, mas é ruim fazer isso", mas não sei por que é ruim.

Editar:

Transistor, Muito obrigado pela sua ótima resposta e seu tempo. Eu agradeço isso. Eu tenho mais uma coisa que ainda não entendo. Eu me pergunto se você se importaria de me responder e espero não estar incomodando você com minhas perguntas.

Se a lâmpada estiver conectada desta maneira:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Se o cliente tocar na lâmpada quando estiver ligada, acho que ela não notará um leve formigamento, porque o caminho de retorno é o chão.

Se o fio neutro cair, a caixa de metal não estará ativa. Se o fio terra cair, a lâmpada será desligada, mas não há perigo. É correto conectar os dispositivos dessa maneira?

^{simular este circuito - esquemático criado usandoCircuitLab}

As figuras 1 e 2. mostram o perigo de ligação à terra através do ponto morto.

No primeiro exemplo, o 'Eletricista Lunático' aterrou 'a caixa da lâmpada conectando-a ao fio neutro. Tudo parece bom, embora o cliente perceba um leve formigamento quando toca na lâmpada quando está ligada. Isso ocorre porque há uma ligeira queda de tensão causada pela corrente através do fio de retorno. O cliente vive dessa vez.

Na segunda situação, um dos fios do Lunatic 'Lectrician caiu. Infelizmente, era o fio de retorno e agora a lâmpada de metal está ativa. (A resistência da lâmpada não é alta o suficiente para proteger o cliente.) Lunatic 'O eletricista pode perder esse cliente.

^{simule este circuito}

Figura 3. Perigo de reversão de fase com 'neutro' conectado ao quadro da lâmpada.

Agora, nem todos os países usam plugues polarizados e, infelizmente, o Lunatic 'Lectrician opera em um desses países. Há uma chance de 50/50 de o plugue entrar no modo 'seguro'. Há 50% de chance disso acontecer dessa maneira.

Você precisa de mais convencimento?

^{simule este circuito}

Figura 4. Lâmpada corretamente conectada.

Considere o que acontece em um sistema conectado corretamente. Se o fio ativo cair da lâmpada e tocar na caixa de metal, uma grande corrente fluirá para a terra. Se o fusível tiver a classificação correta, ele explodirá rapidamente, desconectando a fonte de alimentação. Se o neutro estiver em curto, a falha poderá não ser detectada e a corrente poderá se dividir entre os fios neutro e terra. Um RCD / ELCB protegerá contra esse tipo de falha, mas essa é outra questão .

Atualizar após a atualização da pergunta.

^{simule este circuito}

Figura 5. Quebre o fio terra.

Não. Nunca é seguro usar o fio terra como neutro. Considere a Figura 5: o fio terra quebrou e qualquer outra coisa conectada a ele se tornará vital quando o S1 for ligado. É muito perigoso. Causará confusão potencialmente fatal para a próxima pessoa para modificar o sistema. Respeite as boas práticas, os regulamentos locais e desfrute de uma vida longa.

Embora normalmente o fio neutro e o fio terra estejam no mesmo potencial e, portanto, possam ser efetivamente trocados de um ponto de vista puramente elétrico, a maneira como estão conectados os torna muito, muito diferentes.

Um sistema elétrico doméstico deve sempre ter dois dispositivos de proteção:

• o RCD, também conhecido como dispositivo de corrente residual
• um disjuntor

O RCD é conectado ao vivo e ao neutro e mede a diferença de corrente entre os dois fios: se a diferença for muito alta, ela desativa a fiação a jusante. O objetivo deste dispositivo é evitar que a corrente que sai do ar não volte pelo neutro: isso pode acontecer se essa corrente estiver fluindo em uma carga, por exemplo, um humano, que não esteja conectado ao neutro, mas a algum outro potencial semelhante, como a terra.

O disjuntor geralmente inclui dois mecanismos de disparo: magnético e térmico. O mecanismo magnético intervém se a corrente que flui no disjuntor ficar muito alta, mesmo por um curto período de tempo, enquanto o mecanismo térmico intervém se uma corrente um pouco alta flui por muito tempo. O objetivo deste dispositivo é evitar que os fios fiquem pegando fogo, enquanto ainda permitem picos de corrente altos, mas não muito, que duram um breve momento.

Se você apenas trocar ao vivo e aterrado em uma carga, o RCD apenas dispararia e nada de interessante deveria acontecer, apenas esqueça. Se nenhum RCD estiver presente e você tiver uma fiação pequena / longa / ruim, você poderá elevar a terra do solo de vários volts, e isso é uma coisa ruim.

Vladamir tem a resposta importante: tratamos os dois condutores de maneira diferente, mesmo que eles estejam nominalmente na mesma tensão. Ele dá o exemplo de um RCD, e os GFCIs que você vê na construção moderna dos EUA operam de maneira muito semelhante. A expectativa é que o fluxo de corrente do fio quente e do fio neutro seja igual em magnitude. Caso contrário, o RCD / GFCI calcula que a corrente deve voltar por outra rota (fio de aterramento, encanamento etc.), para que ela desarme.

Há uma segunda razão que ele não mencionou, que é que elas estão apenas nominalmente na mesma voltagem. Os fios de cobre não são perfeitos. Eles têm alguma resistência. Isso significa que a corrente que flui através da linha neutra pode "elevar" a uma tensão acima do solo. Normalmente, isso é pequeno o suficiente para que não notemos, mas o equipamento estéreo percebe grandeTempo. O equipamento de áudio geralmente precisa medir pequenas tensões (ou seja, menos de 1 V) em relação a um nó comum e, em seguida, amplifica esse sinal para enviá-lo aos alto-falantes. Essa medição geralmente é feita fora da tensão de referência "terra" (por várias razões). Se você começar a colocar ruído no "solo", ele começará a aparecer rapidamente. É por isso que muitos amplificadores estéreo possuem um conector de 3 pinos ou uma porta de aterramento dedicada, que você pode conectar a um terra se o ruído elétrico nas proximidades tiver um grande efeito na qualidade do som.

Respondendo à pergunta na edição:

Se a lâmpada estiver conectada desta maneira:

Se o cliente tocar na lâmpada quando estiver ligada, não acho que ela notará um leve formigamento porque o caminho de retorno é o chão.

Se o fio neutro cair, a caixa de metal não estará ativa. Se o fio terra cair, a lâmpada será desligada, mas não há perigo. Isso é correto para conectar dispositivos dessa maneira?

Os elétrons não se importam com a cor dos fios ou as etiquetas arbitrárias que atribuímos a eles. Se nosso cabo de alimentação tivesse três condutores isolados com plástico preto branco e verde (estou assumindo os códigos de cores da América do Norte aqui) e conectássemos todas as peças metálicas tocáveis ​​ao fio branco e todos os caminhos de retorno ao fio verde, não haveria risco imediato de choque. Mesmo se uma "falha única" se desenvolver.

No entanto, existem algumas razões pelas quais essa é uma má idéia.

1. Em muitos cabos práticos, o fio terra não é apenas outro condutor coberto de plástico que difere apenas na cor dos outros fios. Ele pode ser isolado de pessoas que tocam o cabo apenas pela bainha externa, enquanto os outros condutores são insultados pelo isolamento e pela cobertura externa. Às vezes, pode não ser isolado de pessoas que tocam no cabo.
2. Convenções são convenções por um motivo. Mesmo que seu sistema com cores estranhas de fios seja seguro, apenas é necessário que alguém o faça e faça modificações, assumindo que ele segue o padrão para torná-lo inseguro.

Isso costumava ser uma prática comum em fiação doméstica - tomadas de 3 pinos que tinham o N e o PE em ponte e usava 2 fios na parede. Menor risco de um fio na parede quebrar e causar o pior cenário descrito acima; mesmo assim, a fiação danificada ou mal executada / modificada levou a acidentes suficientes para causar uma eliminação gradual dessas práticas na maioria dos lugares.