¿Por qué un servicio neutral está conectado a tierra pero no el subpanel neutral?

Sé que es un código (consulte NEC 250.24 (A) 5 y 250.32), pero no entiendo por qué no puede usar un puente de conexión para conectar el bus de tierra y el bus neutral en el subpanel. Me han dicho que es porque entonces tendrías corriente en el conductor de puesta a tierra. En mi intento de entender esto, estaba pensando que tal vez es más un problema de tener neutrales paralelos ... pero si están basados en ambos extremos, ¿cómo funcionaría eso (no)? Posible problema de seguridad: si una de las tierras se desconecta, entonces tiene un verdadero neutro paralelo ... ¿es una explicación viable o mejor, o la corriente en el conductor de conexión a tierra es el problema real?

Si es así, ¿por qué no es un problema la corriente en los conductores de conexión a tierra del panel principal? No veo la diferencia inherente entre un subpanel y un panel principal. En última instancia, esta pregunta es, ¿por qué unirse neutralmente y a tierra en el panel principal, pero no en el subpanel (además de que NEC lo dijo)? ¿Por qué el neutro del panel principal al subpanel es inherentemente diferente del neutro de servicio al principal?

editar: también puede consultar: ¿Cómo conectar a tierra un subpanel en un edificio separado? para una imagen relevante y porque es un hilo relacionado.

electrical electrical-panel electrical-distribution

— Ben Welborn
fuente

En circunstancias normales, no hay corriente en ningún conductor de conexión a tierra y es por eso que pueden ser un cable más delgado que los demás: un conductor de conexión a tierra solo necesita transportar corriente durante el tiempo que tarda un interruptor en dispararse. La puesta a tierra paralela y neutral puede volverse insegura si la neutralidad se desconecta y luego comienza a confiar en el conductor de tierra potencialmente de menor tamaño como si fuera neutral.

— Brhans

@brhans Ah, eso tiene sentido! No estaba pensando en eso ... terreno insuficiente.

— Ben Welborn

@brhans Y necesitamos la tierra del conductor en caso de que haya una falla entre el principal y el secundario, ¿verdad? Más allá de eso, los neutrales paralelos tienen sus propios problemas (armónicos) ¿verdad? Parece que los neutros paralelos son una explicación más sensata que el cable de tierra podría conducir la electricidad.

— Ben Welborn

Estoy de acuerdo con los brhans en los caminos paralelos, pero esto es solo la mitad de la razón. Debido a la distancia, la resistencia del cable cuando hay un corto a tierra ahora todas las superficies conectadas a tierra se energizan hasta que se dispara el interruptor. Esta es la razón de las 4 salidas de 240 hilos ahora también.

— Ed Beal

Esto me fue explicado cuando un inspector lo convirtió en código como la razón principal debido a la posibilidad de cortocircuito en el voltaje de subcreación en el neutro. También hablamos del camino paralelo porque el suelo es más pequeño y tiene mayor resistencia, puede haber "corriente objetable" en el neutro.

— Ed Beal

Respuestas:

Tierra y neutro no son neutrales paralelos. Sé que se ve así porque están unidos en el panel principal. Pero cambie a una forma diferente de pensar sobre los propósitos de los 2 cables. Piense en el suelo únicamente como un escudo de seguridad.

Probemos algunos pares de ejemplos. El primero es Code y el segundo enlace en el subpanel también. El resplandor naranja está en las cosas que están "calientes".

Parece increíble ¿verdad? El pobre viejo Code Man está en la oscuridad. Su poder intentó regresar a través de neutral, y neutral se rompió, por lo que el poder falló. Rogue Man es un tipo feliz y su vida no se ve afectada. Ground funciona muy bien como un "neutral de respaldo". ¡Ni siquiera sabe que tiene un problema!

Por supuesto, la tierra es un cable más delgado, por lo que podría sobrecalentarse, pero ¿y qué? O, ¿qué pasa si se cortan tanto el suelo como el neutro?

Code Man todavía está en la oscuridad y todavía tiene que arreglar esos cables. Rogue Man está muerto.

En la instalación de Code Man, el calor atravesó la bombilla, buscando neutral. No lo encontró, por lo que subió el neutro a 120V (no hay suficiente energía para un trabajo útil, pero sí suficiente para impactar). Hizo lo mismo para Rogue Man, pero dado que conectó neutral a tierra en el subpanel, la tierra ahora también es de 120V, incluida la cubierta del panel de servicio y los tornillos de la cubierta de la placa del interruptor.

Supongamos que el subpanel tiene su propia barra de tierra. Eso no ayuda mucho. La tierra tiende a tener una alta resistencia, por lo que los tornillos de la cubierta pueden ser 103V en lugar de 120V.

Tengo la suerte de trabajar en un conducto de EMT en un edificio de acero, lo que naturalmente obliga a aterrizar todo el sistema de conductos. Tierra nunca es parte del circuito de ninguna manera. Así que lo veo como estaba previsto, como una "cubierta" protectora alrededor de todo lo eléctrico.

Ground todavía no es un sobre perfecto. Está en un nuevo trabajo, pero todavía tenemos una gran cantidad de cableado antiguo que no es práctico prohibir por completo, como NEMA 10 e interruptores inteligentes de bucle de conmutación que cazan a tierra como neutros.

¿Por qué ser neutral en absoluto?

Esa es una GRAN pregunta. No unir tierra le daría un sistema aislado . Y eso tiene mucho sentido de alguna manera, como resolver algunos de los problemas que ves arriba. Pero tiene otras desventajas. Me entrar en profundidad sobre eso aquí .

— Harper - Restablece a Monica
fuente

Creo que la confusión entra porque la tierra y el neutro están conectados en un panel principal, pero es necesario aislarlos en un sub.

— Ed Beal

@EdBeal Sí. La gente no entiende el propósito del vínculo. Espero poder hacer algo de arte cuando llegue a casa.

— Harper - Restablece a Monica

Esta respuesta no aborda la pregunta central "por qué no es un problema la corriente en los conductores de conexión a tierra del panel principal".

— Kris

No estoy de acuerdo con que esa sea su pregunta central. Hizo 7 preguntas, principalmente tratando de entender la función de separar el terreno. Tenía que averiguar un poco lo que buscaba. Su pregunta principal parece ser "¿por qué el código no permite esto?", Que respondí. De hecho, la corriente en el conductor de tierra del panel principal ES un problema.

— Harper - Restablece a Monica

@ Harper, mis votos negativos nunca se hacen porque una respuesta es diferente. Ahora, volvamos al asunto REAL: El OP menciona DOS VECES sobre por qué unir el neutro y las tierras en el panel principal frente a un panel secundario, y su respuesta básicamente muestra que alguien se sorprendió porque la tierra NO estaba conectada para detectar una falla a tierra. De nuevo, su respuesta NO responde a la pregunta.

— Kris

Leí las publicaciones y entiendo por qué Neutral y Ground están unidos en el panel de servicio principal. Pero, ¿por qué es una mala idea unirlos en el subpanel, ya que de todos modos el cable de tierra y el cable neutro del subpanel están conectados a través del enlace en el panel principal?

Harper realmente proporcionó las respuestas correctas, pero creo que, como no soy experto, puedo explicarlo con algunas ilustraciones simples. (Descargo de responsabilidad: solo soy un principiante y me interesé en la pregunta del cable neutro / a tierra cuando intento descubrir cómo conectar algunos LED de 50 W al sistema eléctrico).

Todo está bien cuando no hay nada roto en el circuito. Si el subpanel está conectado al panel principal, entonces la unión en el subpanel parece inofensiva, pero suceden cosas malas cuando se rompe esa conexión.

Si el cable a tierra y el cable neutro están unidos en un subpanel, y de alguna manera los cables neutros desde el subpanel hasta el panel principal están rotos, entonces, aunque este "mal enlace" el cable a tierra ahora se convierte en el "neutral de respaldo" y comienza a transportar la corriente que se supone que regresa al transformador, y todos los casos conectados a tierra, etc. se calientan y pueden electrocutar a alguien. (Vea las ilustraciones de code man vs rogue man de Harper el 26 de mayo de 16 a las 21:39)

Configuración sin subpanel

                                  -----------
Main Panel         Hot wire      |           |
   --------------->--------------| Appliance |
   +------X-------<--------------|           |
   |      |        Neutral wire   -----+-----
   |      |                            | Ground wire
   +------|-----------------------------
   |      |
   |       ---- If the wire breaks there, all is well since
-------         the break occurs BEFORE the bonding 
 ----- Earth
  ---

Buen cableado sin unión en el subpanel

                                     Subpanel        -----------
Main Panel         Hot wire             -           |           |
   --------------->--------------------| |---->-----| Appliance |
   +--------------<---------------X----| |----<-----|           |
   |               Neutral wire   |    | |           -----+-----
   |                              |    | |                | Ground wire
   +------------------------------|----| |----------------+
   |                              |     -         OK if there is a break
   |                              --------------  since there is no bonding
-------                                           at sub panel
 ----- Earth
  ---

Mal cableado con unión en el subpanel

                                     Subpanel        -----------
Main Panel         Hot wire             -           |           |
   --------------->--------------------| |-->-------| Appliance |
   +--------------<---------------X ---| +--<-------|           |
   |               Neutral wire        | |           -----+-----
   |                                   | V                | Ground wire
   +--------------------------------<----+----------------+
   |                               Alternative return path
   |                               via ground wire, which becomes deadly
-------                            when that path also breaks and the
 ----- Earth                       the appliance's case becomes hot
  ---

Alternativamente, piense por qué es una mala idea unir los receptáculos neutros y de tierra en la salida, y la misma razón se aplica al subpanel.

— tst
fuente

Antes de responder a su pregunta cubramos algunas propiedades básicas:

El objetivo principal del neutro es transportar las cargas desequilibradas.

El propósito principal del sistema de puesta a tierra es tener una referencia de voltaje cero limpia y confiable.

El propósito principal de una varilla de conexión a tierra y / u otros electrodos de conexión a tierra es ayudar a evitar que las sobretensiones indirectas extrínsecas de fuentes naturales causen daños al sistema eléctrico residencial.

El sistema de puesta a tierra y los electrodos de puesta a tierra sirven para dos propósitos totalmente diferentes.

Ahora para abordar la pregunta principal preocupación

¿Por qué no es un problema la corriente en los conductores de tierra del panel principal?

Respuesta simple: los circuitos en paralelo y en serie se comportan de manera diferente.

En su mayor parte, cada circuito derivado se ejecuta en paralelo en una casa, sin embargo, el neutro transporta todas las cargas desequilibradas y técnicamente es un conductor a tierra en serie. En una ruta en serie, el voltaje es inversamente proporcional, la resistencia es directamente proporcional y la corriente es constante.
Esto hace que sea muy difícil, si no imposible, que el voltaje potencial vaya a otra parte que no sea la baja, pero no se equivoque al respecto, el neutro puede chocar y causar la muerte debido a la corriente.

— Kris
fuente