Mise à la terre et pourquoi une fuite de charge se produit

Une pépite d'informations de base manque dans mon image de bout en bout du fonctionnement de la mise à la terre et de son importance. Lorsqu'une tension est appliquée dans un circuit, le courant électrique commence à circuler (ou le champ s'établit). Maintenant, dans un circuit domestique AC, le courant traverse le circuit comme en DC, mais arrive également à inverser les directions 50 ou 60 fois par seconde (Hz).

Alors pourquoi certains appareils ont-ils une fuite de courant électrique sur leurs surfaces métalliques? Les composants internes de tous les appareils ne devraient-ils pas être conçus de manière à ce qu'il ne puisse jamais (ou rarement) y avoir de fuite de courant?

L'intérêt de ma question est que pourquoi blâmons-nous le manque de mise à la terre lorsqu'un appareil donne un choc électrique - l'appareil n'est-il pas également à blâmer d'avoir été conçu de manière à permettre une fuite de charge?

Par conséquent, en cas de choc électrique, il n'est pas tout aussi important d'enquêter sur l'appareil (dans ce cas, il s'agit en fait d'un ordinateur de bureau assemblé sur mesure) pour savoir pourquoi son circuit fuit la charge vers ses parties métalliques du corps, au lieu de toujours s'attendre à ce que le mise à la terre pour enlever cette charge excédentaire à la terre.

Une autre façon de paraphraser cette question est la suivante: certains appareils (en particulier les ordinateurs assemblés) risquent-ils / devraient-ils fuir la charge? Par conséquent, en cas de chocs rares, il ne devrait parfois pas être plus important d'enquêter sur l'appareil lui-même pour avoir la propension à recevoir une fuite de charge au lieu de vérifier aveuglément la mise à la terre

Il n'est pas inhabituel que l'alimentation secteur soit délibérément connectée à la terre via de petits condensateurs haute tension, afin de réduire les interférences radio émises. Ces condensateurs sont conçus pour résister à des tensions élevées en toute sécurité et pour une "sécurité intégrée" (c'est-à-dire qu'ils ne forment pas de courts-circuits en cas d'accident ou de température excessive). Ils sont généralement identifiés comme "Classe Y" ou "Classe X2" sur leur boîtier. marquages, typiquement 0,1 uF 275V ou 400V.

Ceux-ci conduiront un petit courant alternatif vers un boîtier métallique, et si le boîtier métallique n'est PAS correctement mis à la terre, il est possible d'obtenir un léger choc de ce courant, mais cela ne devrait pas être dangereux.

J'ai également mesuré environ 110 V CA sur des éléments métalliques exposés simplement à partir de la capacité d'un transformateur secteur (230 V) (le courant de court-circuit n'était que de 30 microampères mais le «picotement» pouvait être ressenti)

Je serais cependant d'accord pour que toute autre source de fuite entre le secteur CA et la métallurgie soit étudiée - les plus dangereuses se présenteraient généralement avec des mesures de résistance CC, contrairement à ce qui précède.

Le boîtier de l'appareil peut devenir chaud == connecté au fil sous tension en raison d'une erreur de conception ou d'une mauvaise utilisation (le laisser tomber sur le sol). Ces choses se produisent, comme tous les logiciels et tous les bogues. Ce serait bien si de telles erreurs ne coûtent PAS des vies humaines. Pour cette raison, nous mettons le boîtier à la terre, et si un court-circuit se produit, le courant excessif se rend à la terre, le disjoncteur se déclenche (ou mieux, le dispositif à courant résiduel se déclenche), et personne n'est blessé.

Pour clarifier: la charge n'est PAS censée fuir à la terre. Un tel événement signifie que l'appareil est défectueux et doit être réparé ou remplacé. Fait intéressant, le courant médian, nécessaire pour tuer un humain de 30 mA, est également la valeur standard pour les dispositifs à courant résiduel à déclencher.

Maintenant, pourquoi le courant passe-t-il à travers une personne, reliant le boîtier de l'appareil à la terre? Pourquoi ne pas isoler toutes les alimentations de la terre, et il ne serait alors pas possible de fermer un circuit à travers la personne, en touchant le boîtier sous tension?

FIXMEUP:
Malheureusement, je ne suis pas sûr. Je pense que c'est parce que la Terre a une capacité importante et avant qu'elle ne soit suffisamment chargée pour que le flux de courant s'arrête, la personne sera morte depuis longtemps.

Il existe deux principales sources de fuite dans un appareil de classe I (châssis mis à la terre) fonctionnant correctement: les connexions capacitives délibérées du secteur à la terre et la capacité parasite.

Premièrement, et surtout dans le cas de la plupart des équipements de classe I grand public / commerciaux légers (PC de bureau, équipements de test alimentés par le secteur), sont les condensateurs de classe Y, souvent autour de 4,7-10 nF, du secteur à la terre à la puissance contribution. Ceux-ci fournissent un chemin qui permet au bruit interne à haute fréquence de revenir à son origine au lieu d'entrer ou de sortir de la boîte - avec le reste des pièces du filtre d'entrée secteur, ils fournissent un "pare-feu anti-bruit" qui empêche votre boîte de créer un hachage de votre station de radio préférée.

Pour les équipements médicaux, où les faibles fuites sont primordiales, et les appareils plus anciens, où le filtrage du bruit de cette nature n'est pas nécessaire, cependant, ces condensateurs ne sont pas présents. En conséquence, les sources de fuite primaires sont désormais des capacités parasites ou "parasites", du câblage secteur au métal mis à la terre et également entre les deux côtés du transformateur secteur si l'un est présent et le secondaire est mis à la terre. Ces capacités sont plus petites que les condensateurs Y dans la plupart des cas, mais peuvent toujours fournir un peu de courant de fuite, en particulier pour les appareils qui ont de gros moteurs CA ou similaires.

Les appareils plus récents, avec leurs commandes sophistiquées, et certains autres appareils (tels que les micro-ondes) sont un équilibre entre les deux sources de courant de fuite.