Ayúdame a entender la relación entre positivo, negativo, neutral y tierra en corriente alterna y corriente continua

Question

Esta pregunta surge de las anotaciones en diagramas y la información aparentemente contradictoria que estoy viendo. Sospecho que estoy viendo diferentes argot para los mismos conceptos, pero estoy en un lugar donde nunca me han dicho que un "elevator" es un "lift". A lo mejor tengo completamente equivocado el concepto y necesito aprender para no hacer explotar mi taller:)

Con CC: las baterías tienen terminales +/- . La mayoría de los esquemas que veo muestran el circuito con el voltaje de entrada y la tierra. He escuchado que la mayoría de los esquemas no siguen el camino de retorno al terminal negativo porque se da por entendido y no es necesario complicarlo todo. También he escuchado que en un circuito de CC, la tierra es SINÓNIMO del terminal negativo. En los esquemas, he visto V-entrada y tierra, también he visto V-entrada, tierra y una traza separada conectada al terminal negativo.

Luego, pasamos a la CA. Hay un cable caliente (positivo), un cable neutral y tierra. Yo ~asumo~ que en un circuito de CA, positivo se correlaciona con positivo, neutral con negativo y tierra con tierra. Los transformadores correlacionarán el +/- al cambiar de CC.

¿Cuáles son los hechos y cuáles son los mitos? ¿Cómo puedo saber si necesito conectar algo a tierra vs. "conectar" al terminal negativo? ¿Cuándo conecto a tierra el chasis de mi dispositivo? ¿Existen convenciones estándar en un esquema que indicarían tierra CONECTADA vs. tierra devuelta a la fuente? ¿O es algo que se sabe por experiencia y al analizar el circuito? ¿Es generalmente seguro asumir que puedo conectar tierra al negativo? ¿O hay casos en los que sería una Muy Mala Idea, y cómo identifico esos casos?

Solo intento entender el +/-/tierra en CA vs. CC, y cómo se utiliza ese voltaje...

Answer 1

Tierra significa todo lo que está conectado a este símbolo en el esquemático:

Todo lo que toca este símbolo en el esquemático está realmente conectado a todo lo demás que toca el símbolo. Dado que tantas cosas se conectan a él, esto hace que el esquemático sea más fácil de leer.

Generalmente el lado negativo de una batería está conectado a eso. Sin embargo, hay muchos circuitos que funcionan de manera diferente. Algunos circuitos necesitan un voltaje negativo, por lo que el lado positivo de una batería sería "tierra". Algunos circuitos necesitan voltajes positivos y negativos, en cuyo caso podría haber dos baterías, una con el lado negativo conectado a tierra y la otra con el lado positivo conectado a tierra.

Esto funciona porque los voltajes son relativos. Coloque tres resistencias de \$10k\Omega\$ en serie y conéctelas a una batería. La diferencia de voltaje de un lado de la batería es 3V (porque es una batería de 3V). La diferencia de voltaje de un lado de una resistencia (cualquiera de las tres) al otro lado de la misma resistencia es de 1V, porque los 3V de la batería se dividen entre 3 resistencias de igual valor.

Dado que los voltajes son relativos, tierra existe como una especie de voltaje de referencia asumido. Si decimos que una entrada es de "5 voltios", queremos decir "la diferencia entre la entrada y tierra es de cinco voltios".

En el contexto de AC, las cosas realmente no son diferentes, excepto que la tradición ha hecho un buen trabajo al hacer que el mismo término "tierra" signifique muchas cosas diferentes. Aún podría significar todo lo que esté conectado a ese símbolo, o podría significar ese tercer conector en la pared. Más sobre eso más tarde.

En lo que respecta al circuito, vivo y neutro no son diferentes. Elija cualquiera de ellos y el otro oscila entre un voltaje más alto y uno más bajo, relativamente. Si todo lo que tiene son esos dos cables como referencia, son indistinguibles.

La diferencia es más importante cuando se considera la seguridad. Las cosas a tu alrededor están a un potencial electromotriz (voltaje) particular. La corriente fluye cuando hay una diferencia de potencial. La línea AC de neutro debería estar a aproximadamente el mismo potencial que la mayoría de las cosas a tu alrededor, por lo que en teoría, si la tocas y también la Tierra, no te llevarás una descarga eléctrica, porque no hay diferencia de voltaje. Si tocas el cable vivo, te llevarás una descarga eléctrica, porque hay una diferencia de potencial.

Sin embargo, dije que el neutro debería estar a aproximadamente el mismo potencial que la Tierra y dado que probablemente estás tocando la Tierra. Pero, no confiaría tu vida en eso. Podría haber un transformador defectuoso en el poste cerca de tu casa. Podría haber un rayo cercano. La casa podría estar cableada al revés. O, como mencioné, el circuito funcionará incluso si los cables están invertidos, podría estar enchufado al revés. En EE.UU., uno de los clavijas es un poco más grueso para evitar esto, pero uno nunca sabe. Por eso está el tercer conector, llamado tierra o tierra. Debería ir a una vara de cobre grande cerca de tu casa clavada en la Tierra, como esta:

No se conecta a nada más. Hay momentos en los que esto es importante para la seguridad y otras veces es importante por otras razones. El punto es que no tiene nada que ver con la energía eléctrica suministrada a tu hogar.

¿Cómo puedo saber si necesito conectar algo a tierra vs. "conectar" al terminal negativo? ¿Cuándo debo conectar a tierra el chasis de mi dispositivo?

Si estamos hablando de un dispositivo que se enchufa a la pared, dejemos estas preguntas a otra persona. Cada país tiene regulaciones de seguridad y esas regulaciones existen por una buena razón. Compre una fuente de alimentación de CC que se encargue de todo eso por ti y conéctate a su salida y nada más. No te conectes a Tierra a través del tercer pin en la pared o puedes eludir las características de seguridad de tu fuente de alimentación.

Si te preguntas si el símbolo de "tierra" en tu esquemático también debe estar conectado a la caja de tu proyecto, bueno, depende. Tal vez quieras hacerlo para el blindaje de RF. O tal vez no, porque no quieres que algún otro dispositivo con una idea diferente de "tierra" lo toque, lo que podría resultar en ruido en tu circuito o en el derretimiento de algo. En muchos circuitos, no importa en absoluto.

Answer 2

Simbología

Estos símbolos se utilizan en los Estados Unidos (al menos).

Clases de aparatos

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¿Cuáles son los diferentes tipos de Clases para Aparatos?

Diagramas de aislamiento

Los diagramas de aislamiento son diagramas de bloques, que muestran las características de aislamiento, como: transformadores, optoacopladores, conexiones de red, condensadores de seguridad.

Ejemplo de un diagrama de aislamiento bien detallado

Ejemplo de un diagrama de aislamiento rudimentario

Answer 3

Con referencia a la corriente alterna. Según entiendo, durante la mitad del ciclo, el vivo es positivo con respecto al neutro y durante la otra mitad del ciclo, el neutro es positivo con respecto al vivo. Por lo tanto, seguramente recibirás la misma descarga al tocar el neutro y la tierra que al tocar el vivo y la tierra. En otras palabras, la corriente alterna no rectificada no tiene polaridad y puede ser conectada de cualquier manera.