Aterramento e por que ocorre o vazamento de carga

Uma pepita básica de informações está faltando na minha imagem de ponta a ponta de como o aterramento funciona e por que é importante. Quando uma tensão é aplicada em um circuito, a corrente elétrica começa a fluir (ou o campo se estabelece). Agora, em um circuito doméstico de corrente alternada, a corrente flui através do circuito como em corrente contínua, mas acontece também inverter as direções 50 ou 60 vezes por segundo (Hz).

Então, por que alguns aparelhos têm vazamento de corrente elétrica em suas superfícies metálicas? Os componentes internos de todos os aparelhos não devem ser projetados para que nunca (ou raramente) ocorra vazamento de corrente?

O ponto principal da minha pergunta é: por que culpamos a falta de aterramento quando um eletrodoméstico causa um choque elétrico - o eletrodoméstico também não é culpado por ter sido projetado de maneira a permitir vazamentos de carga?

Portanto, no caso de um choque elétrico, não é igualmente importante investigar o dispositivo (nesse caso, na verdade, é um computador desktop montado personalizado) para descobrir por que seu circuito está vazando carga para as partes metálicas do corpo, em vez de sempre esperar o aterramento para remover esse excesso de carga para a terra.

Outra maneira de parafrasear essa pergunta é - alguns aparelhos (especialmente computadores montados) provavelmente / devem vazar carga. Por isso, no caso de choques raros, às vezes, não seria mais importante investigar o próprio dispositivo por ter a tendência de receber carga vazada em vez de verificar cegamente o aterramento

Não é incomum que a fonte de alimentação seja deliberadamente conectada ao terra através de pequenos capacitores de alta tensão, para reduzir a interferência de rádio emitida. Esses capacitores são classificados para suportar altas tensões com segurança e "à prova de falhas" (ou seja, não formam curtos-circuitos em caso de acidente ou temperatura excessiva). Eles são geralmente identificados como "Classe Y" ou "Classe X2" no seu estojo marcações, normalmente 0,1 uF 275V ou 400V.

Isso conduzirá uma pequena corrente CA a uma caixa de metal, e se a caixa de metal NÃO estiver corretamente aterrada, é possível obter um choque leve com essa corrente, mas não deve ser perigoso.

Também medi cerca de 110V CA em metal exposto simplesmente a partir da capacitância dentro de um transformador de corrente (230V) (a corrente de curto-circuito era de apenas 30 microamperes, mas o "formigamento" podia ser sentido)

No entanto, eu concordo que qualquer outra fonte de vazamento da rede elétrica CA para a usinagem deve ser investigada - as perigosas geralmente aparecem com medições de resistência CC, ao contrário do acima.

A caixa do aparelho pode ficar quente == conectada ao fio elétrico devido a um erro de projeto ou uso inadequado (derrubando-o no chão). Essas coisas acontecem, assim como todo e qualquer software possui bugs. Seria bom se esses erros NÃO custassem vidas humanas. Por esse motivo, aterramos o caso e, se ocorrer um curto-circuito, a corrente excessiva viaja para o terra, dispara o disjuntor (ou melhor, o dispositivo de corrente residual dispara) e ninguém fica ferido.

Para esclarecer: NÃO é necessário que a carga vaze no chão. Qualquer evento desse tipo significa que o aparelho está com defeito e deve ser reparado ou trocado. Curiosamente, a corrente mediana, necessária para matar um humano de 30 ma, também é o valor padrão para os dispositivos de corrente residual dispararem.

Agora, por que a corrente flui através de uma pessoa, conectando o gabinete do aparelho ao terra? Por que não isolar todas as fontes de alimentação do solo e não seria possível fechar um circuito através da pessoa, tocando no gabinete ativo?

FIXMEUP:
Infelizmente, não tenho certeza. Eu acho que isso ocorre porque a Terra tem capacitância significativa e, antes que seja carregada o suficiente para o fluxo de corrente parar, a pessoa estará morta há muito tempo.

Existem duas fontes principais de vazamento da rede elétrica em um dispositivo Classe I (chassi aterrado) que funcione corretamente: conexões capacitivas deliberadas da rede elétrica à terra e capacitância perdida.

Primeiro, e principalmente no caso da maioria dos equipamentos de classe I de consumo / comerciais leves (PCs de mesa, equipamentos de teste alimentados por rede elétrica), são os capacitores da classe Y, geralmente em torno de 4,7 a 10nF, da rede elétrica à terra na fonte de alimentação. entrada. Eles fornecem um caminho que permite que o ruído interno de alta frequência retorne à sua origem, em vez de entrar ou sair da caixa - junto com o restante das peças do filtro de entrada da rede, eles fornecem um "firewall de ruído" que evita que sua caixa faça um hash da sua estação de rádio favorita.

Para equipamentos médicos, onde o baixo vazamento é fundamental, e aparelhos mais antigos, onde a filtragem de ruído dessa natureza não é necessária, no entanto, esses capacitores não estão presentes. Como resultado, as fontes primárias de vazamento agora são capacitâncias parasitas, ou "dispersas", da fiação da rede elétrica ao metal aterrado e também entre os dois lados do transformador da rede elétrica, se um estiver presente e o secundário estiver aterrado. Essas capacitâncias são menores que os capacitores Y na maioria dos casos, mas ainda podem fornecer um pouco de corrente de fuga, especialmente para aparelhos com grandes motores CA ou similares.

Aparelhos mais novos, com controles sofisticados e alguns outros dispositivos (como microondas), são um equilíbrio entre as duas fontes de corrente de fuga.