Terre et grille

Le réseau électrique transmet l'énergie par fil à nos maisons, et notre Bryan Cockfield l'a très bien couvert dans sa série Electrical Grid Demystified, mais quel rôle joue la terre ? Il est bien connu qu’il est utilisé à des fins de sécurité, mais saviez-vous que dans certains cas, il est également utilisé pour la transmission de puissance ?

Un schéma assez typique du système de mise à la terre d'une maison est présenté ici, ainsi que quelques-uns des conducteurs porteurs de courant communément appelés sous tension et neutre. À l'extrême gauche se trouve le transformateur à l'extérieur de la maison et à l'extrême droite se trouve un appareil branché. Entre eux se trouvent un panneau de disjoncteurs et une prise murale du style que l'on trouve en Amérique du Nord. La ligne pointillée verte montre le chemin normal du courant pour circuler.

Notez les électrodes de mise à la terre pour établir une connexion électrique avec la terre. Pour utiliser le National Electrical Code (NEC) des États-Unis comme exemple, l'article 250.52 répertorie huit types d'électrodes de mise à la terre. Un très bon type est une électrode encastrée dans le béton, car le béton continue à aspirer l'humidité du sol et établit un bon contact physique en raison de son poids. Un autre est une tige ou un tuyau de mise à la terre d’au moins huit pieds de long et inséré suffisamment profondément dans le sol. Par suffisamment profond, nous entendons inclure des facteurs tels que le fait que la ligne de gel ne compte pas comme un bon sol car elle a une résistance élevée. Vous devez faire attention lorsque vous utilisez des conduites d’eau métalliques qui semblent s’enfoncer dans le sol, car certaines sections de celles-ci sont souvent remplacées par des conduites non métalliques lors de l’entretien régulier.

Notez également dans le schéma qu'il y a des endroits où les différents boîtiers métalliques sont connectés au système de mise à la terre. C’est ce qu’on appelle le collage.

Maintenant, comment toute cette mise à la terre du système nous aide-t-elle ? Commençons par gérer une panne.

L'un des objectifs du système de mise à la terre est de déclencher le disjoncteur du panneau de disjoncteurs en cas de court-circuit quelque part. Cela se produit s'il existe un appareil avec un boîtier métallique et que l'isolation du fil sous tension de l'appareil est endommagée, ce qui fait que le fil de cuivre à l'intérieur touche le boîtier métallique. L'affaire devient une extension de ce fil sous tension. C'est ce qu'on appelle une faute.

Mais le boîtier métallique est connecté à un chemin électrique constitué du fil de terre du cordon d'alimentation branché sur la prise murale, ainsi que du fil allant de la prise murale au panneau de disjoncteurs. Dans le National Electrical Code (NEC) des États-Unis, ils sont appelés conducteurs de mise à la terre de l'équipement.

En Amérique du Nord au moins, dans la boîte où le service entre pour la première fois dans la maison, les conducteurs de mise à la terre de l'équipement sont connectés au fil neutre. Dans ce cas, ce boîtier est le panneau de disjoncteurs principal. Dans la plupart des panneaux de disjoncteurs, cette connexion est établie en plaçant les deux fils sur des barres métalliques vissées ou collées au boîtier du panneau, établissant ainsi la connexion électrique à travers le boîtier.

En suivant la ligne pointillée rouge partant du défaut, un courant élevé traverse désormais le fil sous tension, traverse le boîtier de l'appareil et utilise les fils de mise à la terre de l'équipement comme chemin de retour vers le panneau de disjoncteurs. De là, le courant traverse le boîtier du panneau jusqu'à la barre neutre et le fil neutre retourne au transformateur. En cours de route, le fil sous tension traverse un disjoncteur dans le panneau de disjoncteurs et le courant est suffisamment élevé pour le déclencher, ouvrant le circuit et le rendant à nouveau sûr.

Mais où entre la terre et la terre ? Souvent, ce n'est pas le cas. Parfois, cependant, comme le montre la ligne pointillée bleue, un peu de courant circulera à travers un chemin parallèle comprenant les électrodes de mise à la terre et la terre.

Il y a un but pour la mise à la terre que beaucoup ici sur Hackaday connaissent bien, et c'est la charge parasite et les problèmes de décharge électrostatique sur les appareils et composants sensibles à l'électricité statique tels que les MOSFET, les circuits intégrés CMOS et les puces TTL. Les méthodes pour gérer cela consistent à porter une sangle antistatique ou à travailler sur un tapis antistatique. Ceux-ci disposent généralement d'un clip ou d'une prise dédiée pour la connexion à la terre.