TERRE E MASSE...

[doctor]

Vorrei porre un bi-quesito a prima vista semplice:
-Il terminale centrale della presa a 220V andrebbe o no collegato alla massa dei circuiti?
-Inoltre lo chassis metallico di una elettronica andrebbe collegato a massa direttamente o tramite qualcosa?
L'origine delle due domande sta nel fatto che in un blasonato finale a valvole, ho notato che il centrale della 220V era semplicemente non collegato internamente. Poi in altre realizzazioni ho visto che invece era collegato alla massa ed ancora ho visto che in altri casi, a volte lo chassis lo collegano alla massa tramite una piccola resistenza.
Chi dipana la logica di queste scelte?
Grazie

[mrttg]

Ciao a grandi linee:
-Tutte le parti metalliche di un apparecchiatura che possono venire in contatto con il corpo umano vanno a terra (immagina solo se la HT venisse a con la scatola).
La terra deve essere collegata direttamente senza interposizione di elementi circuitali

-Lo zero dell' elettronica dovrebbe andare a massa almeno in un punto

Le resistenze e altre tecniche in genere si usano per evitare ronzii quando si accoppiano gli apparecchi; in genere questo lo si fa nella zona pre.

Esistono dei criteri di massima (avevo scritto una piccola guida che se ritrovo posto); molto dipende dall' apparecchio e dalla preparazione del progettista.

Per farti un idea come gestire le masse potresti guardare ad esempio vecchi schemi GEC di pre e ampli.

[gluca]

giusto per ripetere il concetto, il telaio va sempre riferito alla terra dell'impianto elettrico domestico. il terminale centrale delle prese va alla terra dell'impianto elettrico domestico.

se non è così ci deve essere un doppio telaio.

[mrttg]

Per schermare correttamente il contenitore (aka telaio) non deve essere attraversato da correnti

[drpaolo]

-Tutte le parti metalliche di un apparecchiatura che possono venire in contatto con il corpo umano vanno a terra (immagina solo se la HT venisse a con la scatola).
La terra deve essere collegata direttamente senza interposizione di elementi circuitali

Non è proprio così; le apparecchiature di Classe II ( a doppio isolamento) non vanno assolutamente collegate a terra.

Come si configura un apparato DIY di Classe II ?

Se si monta il trasformatore di alimentazione su un circuito stampato isolato, per cui l'eventuale carcassa metallica del trasformatore (se esiste e non si usa un trasformatore incapsulato) è isolata dal contenitore metallico, distando da esso (a spanne) almeno 5 mm, per isolamento dalla tensione di rete, l'apparecchio si può considerare a doppio isolamento e non va assolutamente collegato a terra con collegamento diretto. Si può collegare eventualmente a terra con un condensatore di classe X2, di idoneo valore, per fugare le correnti RF.

[drpaolo]

In realtà, anche se si usa un trasformatore di isolamento (=qualsiasi trasformatore costruito a norma, non autotrasformatore) o un trasformatore di sicurezza a bassissima tensione (=minore di 50 V) c'è il divieto di collegamento a terra del circuito elettronico. Ecco spiegata la presenza, tra massa circuitale e terra di un resistore o meglio di un condensatore (X2, obbligatoriamente).

Il perchè è intuitivo: la terra di rete è collegata al neutro sul trasformatore di BT presente nella cabina di distribuzione e quindi se io tocco un filo di rete prima del trasformatore e ho i piedi o le mani nude a terra, il circuito si chiude sul mio corpo, con esiti potenzialmente letali.

Se il contatto avviene dopo il trasformatore di isolamento, non importa se la tensione è alta ( basta che non sia in grado di "superare" la barriera capacitiva costituita dal corpo umano verso terra) anche se io tocco un filo sotto tensione il circuito non si chiude, perchè la tensione dopo il secondario del trasformatore di isolamento è "flottante", rispetto al riferimento di terra su cui è poggiato il corpo.

Certo che, se io collego a terra la massa del pcb e inavvertitamente tocco l'anodica e un qualsiasi resistore...

Comunque, anche con il trasformatore di isolamento, non vi consiglio di fare l'esperimento di toccare uno dei fili del secondario dell'anodica, anche perchè il corpo umano è sempre accoppiato capacitativamente a terra (da ragazzo facevo questi esperimenti per stupire gli amici, ma erano 40 anni fà o giù di lì, e facevo cose anche più pericolose...).

[doctor]

A quanto pare non esiste una regola ferrea. Mi consigliate di collegare a terra (neutro 220V) la massa dell'ampli valvolare che non è un doppio telaio?
E cosa si intende MRTTG quando dici che nel caso dei pre si possono usare elementi circuitali per abbassare il rumore? Esempi?
Grazie 1000

[drpaolo]

Se poi si condivide l'impianto di rete monofase con una tensione trifase (è il caso del mio impianto, che è collegato sulla trifase per diminuire le interazioni tra gli apparecchi), è possibile che la terra monofase condivida con il neutro trifase le correnti armoniche omopolari (terza e multipli di terza armonica), causati da sbilanciamenti del fattore di potenza, per cui sul neutro trifase scorre corrente e non poca (non dovrebbe !) e la terra segue, soprattutto se la sua impedenza, come spesso accade, non è nulla.

Invece di fare esercitazioni su minchiate (è il corretto termine tecnico, in lingua francese) tipo misurazioni acustiche in ambiente, sarebbe meglio concentrarsi sulle più facilmente misurabili anomalie di corrente di rete, che causano gravissimi danni alla riproduzione sonora.

"...ma io mica vivo in un'officina, con la trifase...", direte voi. Bravi ! Convivete invece con il CD player e il server per la musica liquida, che -se non lo sapeste- non lavorano mica con la corrente a 50 Hz, ma con la terza e la quinta armonica di questa, più tutte le omopolari, più tutti i prodotti di intermodulazione, ecc. ecc..

Se questa vi pare una corrente pulita per alimentare i vostri apparati...

[drpaolo]

Mi consigliate di collegare a terra (neutro 220V) ...

ATTENZIONE: il neutro della linea di distribuzione è collegato a terra nella cabina di trasformazione MT/BT e solo lì deve essere collegato !

Per il resto, nelle mie risposte ci sono tutte le indicazioni necessarie al collegamento corretto.

[drpaolo]

giusto per ripetere il concetto, il telaio va sempre riferito alla terra dell'impianto elettrico domestico...

Dal punto di vista della sicurezza elettrica, il telaio metallico di un apparato non va mai collegato direttamente alla terra di rete; è infatti enormemente più probabile (e rischioso), che sul telaio collegato a terra viaggi una corrente di dispersione proveniente da un elettrodomestico difettoso collegato alla rete elettrica che un isolamento di Classe II ceda, ad esempio.

Anche nel caso dell'uso di trasformatori di isolamento con carcassa metallica imbullonata stabilmente al telaio , quella che va collegata alla terra di rete direttamente è la carcassa del trasformatore; se poi il trasformatore è imbullonato ad un telaio metallico non verniciato e non anodizzato, sarà indirettamente messo a terra anche il telaio.

Il criterio è, pertanto, quello di mettere a terra direttamente il metallo che può condurre una corrente dispersa in caso di cedimento dell'isolante e quel metallo è costituito dalla carcassa del trasformatore.

Sempre per ragioni di sicurezza, la massa del circuito non va mai collegata direttamente alla terra di rete.

[gluca]

grazie Paolo

ma per la classe I è necessario che il telaio sia collegato alla terra dell'impianto domestico (con collegamento a bassa resistenza)?

[drpaolo]

ma per la classe I è necessario che il telaio sia collegato alla terra dell'impianto domestico (con collegamento a bassa resistenza)?

Interpreto la Norma EN60950 (Apparecchiature per la tecnologia dell'informazione-Sicurezza), che è quella che normalmente uso io; esiste anche una Norma per l'Audio -EN60065- ma, in questo caso specifico, di fatto si rifà alla EN60950.

Allora...

Secondo EN60950 il collegamento a terra di un qualsiasi apparato non è possibile o fattibile solo per ragioni di sicurezza elettrica, ma anche per ragioni funzionali (schermatura dai disturbi, ecc). La Norma recita così:

'MESSA A TERRA FUNZIONALE: la messa a terra di un punto di un'apparecchiatura o di un sistema, necessaria per scopi diversi dalla sicurezza.'

Pertanto se tu necessiti di una messa a terra funzionale puoi collegare il contenitore schermante dell'apparato a terra. Attenzione ! Il contenitore schermante può essere tutto il contenitore (metallico) conduttivo o solo una parte di esso, perchè la Norma definisce diverse funzioni di contenitore, che possono essere funzionalmente separate o integrate in un'unica scatola.
Una messa a terra funzionale potrebbe essere quella del contenitore metallico del pre fono (ma io ci andrei cauto, con la nmessa a terra del pre fono) in apparecchiature di Classe II.

In tale caso il contenitore messo a terra non ha funzioni di sicurezza elettrica e può convivere benissimo con trasformatori ad isolamento rinforzato o isolamento Classe II e quindi ciò non contraddice ciò che scrissi innanzi, relativo al fatto che -per ragioni di sicurezza elettrica- non si può collegare a terra la massa circuitale o il contenitore di un'apparecchiatura di Classe II.

In ogni altro caso la norma (sintetizzando) dice che si può usare la messa a terra dell'apparato per mantenere la sicurezza elettrica, con un collegamento che consenta all'interruttore differenziale o ai fusibili di intervenire, ogniqualvolta si ritenga che sia utile farlo perchè non si vuole o non si è in grado di mantenere la rigidità dielettrica dell'isolamento ad un livello tale che garantisca la separazione sicura tra primario e secondario del trasformatore.

La norma dice inoltre che è possibile però ottenere un isolamento doppio o rinforzato utilizzando '...ogni altro mezzo che assicuri un funzionamento equivalente' (all'isolamento doppio ottenuto secondo i parametri della Norma stessa).

Per cui, sintetizzando:

• Se serve il collegamento a terra del contenitore per ragioni funzionali, lo si colleghi direttamente a terra, anche in presenza di isolamento Classe II (ma io prediligo il collegamento tramite condensatore o resistore).
  Se serve uno schermo elettrostatico collegato a terra tra primario e secondario è meglio collegare a terra anche la carcassa del trasformatore.
  Se non si verificano le condizioni di isolamento rinforzato, trasformatore di sicurezza, circuito a bassissima tensione, conviene (secondo me) collegare la carcassa del trasformatore a terra e curare che -tramite i bulloni di collegamento al telaio metallico- anche questo sia messo a terra per ragioni di sicurezza.

Questa interpretazione è corroborata da un articolo della EN 60065 (Sicurezza in apparecchiature audio-video, che si rifà alla EN60950) che recita:

'Le apparecchiature di Classe I dovranno essere dotate di un MORSETTO DI TERRA DI SICUREZZA al quale collegare affidabilmente sia il contatto sulla presa/spina di rete -se esistente- sia le parti di materiale conduttore accessibili dall'utilizzatore. Questa connessione non è necessaria per quelle parti conduttive ACCESSIBILI che sono isolate dai CONDUTTORI PERICOLOSI da un isolamento DOPPIO o RINFORZATO (costruzione di Classe II) o quelle parti che evitano di diventare CONDUTTORI PERICOLOSI, perchè affidabilmente connesse al MORSETTO DI TERRA DI SICUREZZA, tramite una parte conduttiva.

(La traduzione è mia, dal testo originale inglese della Norma).

[CLASS I apparatus shall be provided with a PROTECTIVE EARTHING TERMINAL or contact to which the protective earthing contacts of socket-outlets, if any, and ACCESSIBLE conductive parts shall be reliably connected. Such connection is not necessary for those ACCESSIBLE conductive parts which are insulated from HAZARDOUS LIVE parts by DOUBLE or REINFORCED INSULATION (CLASS II construction) or those which are protected from becoming HAZARDOUS LIVE by a conductive part reliably connected to the PROTECTIVE EARTHING TERMINAL.]

Quali sono quelle parti che ' evitano di diventare CONDUTTORI PERICOLOSI, perchè affidabilmente connesse al MORSETTO DI TERRA DI SICUREZZA' ?

Direi che sono proprio le carcasse dei trasformatori (e qui mi ricollego al mio precedente post).

Tenete anche presente che, per la EN 60950 i perni dei potenziometri e dei commutatori azionabili dall'utente devono essere isolati.

P.S. le due Norme sono assai complesse e lunghe oltre 300 pagine l'una; questa pertanto è la mia interpretazione ed è quella che uso per la certificazione di quei due o tre apparati che produco.

[drpaolo]

ERRATA:

...o un trasformatore di sicurezza a bassissima tensione (=minore di 50 V)...

Dal punto di vista della sicurezza elettrica, il telaio metallico di un apparato non va mai collegato direttamente alla terra di rete...

CORRIGE:

...o un trasformatore di sicurezza a bassissima tensione (=minore di 60 V)...

Dal punto di vista della sicurezza elettrica, il telaio metallico di un apparato in Classe II non va mai collegato direttamente alla terra di rete...

[doctor]

Ciao DrPaolo,
Ti ringrazio per le articolate risposte ma siccome sono uno smanettone un po' ottuso, la domanda finale è questa:
Il costruttore dell'ampli ha agito correttamente lasciando il "neutro" (filo centrale della presa a 220V) del tutto scollegato?
Ho un impianto di casa a norme, col centrale della 220V collegato a terra. "A naso" mi sembrava logico collegare la massa dell'ampli a terra, dunque ponticellando il centrale della presa interna dell'ampli sulla massa del circuito, così da mettere la massa a terra. Magari ho ancora le idee confuse ma aspetto l'ultima tua parola.
Infine vorrei capir bene la questione legata all'eventuale condensatore e/o resistenza da mettere tra massa circuitale e centrale 220V (corrispondente alla terra nel mio caso): vale la pena provare o combino un disastro?
Scusa davvero la mia ottusità... chiedo venia!
Grazie

[drpaolo]

Il costruttore dell'ampli ha agito correttamente lasciando il "neutro" (filo centrale della presa a 220V) del tutto scollegato?

E che ne so ?!

Se nel libretto d'uso e manutenzione dell'amplificatore (obbligatorio) è presente una pagina -firmata da un legale rappresentante della Ditta costruttrice- con la scritta "Dichiarazione di Conformità" e tutto un elenco di norme EN conformi, sicuramente ha fatto bene e ha avuto le sue ragioni.

Se il libretto d'uso e manutenzione e/o la Dichiarazione di Conformità non ci sono, boh ?! In questo secondo caso non avresti neanche dovuto pagare l'apparecchio...

[doctor]

Se parliamo di valvolari datati, non credo che ci possano essere molti esempi di apparati venduti con un libretto che faccia riferimento a norme internazionali sulla sicurezza elettrica.
Io intendevo se esiste una regola generale, da applicare anche nel caso dell'autocostruzione, dove c'è il classico circuito montato dentro l'altrettanto scontato e classico contenitore metallico, tutto qui. (e scusa ancora la mia "faciloneria").

[gluca]

negli ultimi due tre messaggi di Paolo c'è una bella sintesi che risponde proprio alla tua domanda