Por que os fios terra precisam ser tão grandes se um curto resulta em um desarme imediato do disjuntor?

Não obstante o calor total, os fios também têm resistência . Como na resistência "ohm".

O que você pode não entender é a curva de desarme do disjuntor. Os disjuntores têm um modo de desarme térmico de 1.0x até cerca de 10.0x de classificação do disjuntor, onde a ação é atrasada à medida que a faixa bimetálica se aquece. Isto é para ser permissivo de partidas de motor, corrente de irrupção ou "torradeira e microondas ao mesmo tempo" sobrecargas de curto prazo. O disparo térmico é dimensionado para aquecer na mesma velocidade que o fio nas paredes, de modo que ele se altera um pouco antes que o fio aqueça o suficiente para ser perigoso. Isso requer correspondência entre o tamanho do disjuntor e do fio.

Os disjuntores também têm um modo de disparo magnético que desarma instantaneamente em torno de 10x a classificação do disjuntor.

Com um fio terra muito pequeno, o disjuntor não pode disparar magneticamente porque não pode fluir corrente suficiente para atingir 10x, devido à resistência muito alta do fio. E como você pode imaginar, isso é problema .

Agora estamos no modo de viagem térmica. Temos uma faixa bimetálica do disjuntor 70A, em uma corrida com um fio # 14 para ver se o disjuntor tropeça antes do fio # 14 atingir Fahrenheit 451. Obviamente, o disjuntor vai perder.

Agora, como uma coisa estupidamente prática, uma maneira de resolver isso é fazer as coisas grandes em EMT ou outro canal de metal fixo. Nesses casos, o conduíte e as caixas de aço são o caminho do solo. E o conduíte de aço tem uma boa condutância (1 / resistência) que pode aterrar praticamente qualquer fio que se encaixe nele.

Sob as regras do CEI, o PE, em instalação residencial, deve ser tão espesso quanto o condutor de fase. Isso porque tem que descarregar toda a corrente potencialmente transportada pela (s) fase (s). RCD estão lá para aumentar a proteção, não para substituir o PE. Portanto, é verdade que um RCD atua com corrente de 30mA, mas também é verdade que você não precisa arriscar um incêndio se o RCD estiver ruim e você tiver uma grande falha de fase para groung. De qualquer forma, em algumas casas antigas você ainda encontra 1,5mm ^ 2 PE para circuitos de 16A (então com 2,5mm ^ 2 de fase e neutro).

Em alguns casos, o NEC nos EUA permite um tamanho reduzido para o EGC. O antigo cabo Romex tinha um EGC menor, acho que era 16 AWG no 12 AWG Romex. Como os gráficos de ampacidade são conservadores para condutores de corrente, não acho que tenha sido um problema.

No entanto, o NEC só permite uma redução limitada no tamanho por boas razões. A tabela NEC 250.122 explicita os tamanhos mínimos de EGC pelo tamanho do disjuntor. Eu não iria mais baixo que esses valores.

Número um, mesmo nos milissegundos necessários para um disjuntor desarmar, no caso de uma falha de corrente muito alta, o fio pode derreter ou até explodir. Isso é mais provável com um fio menor. Se o fio derreter antes da falha ser eliminada, você terá uma situação muito ruim.

A outra possibilidade é uma falta à terra que não elimine o disjuntor, isso poderia conduzir perto ou ligeiramente acima da capacidade total do disjuntor por um tempo - tempo suficiente para um fio muito subdimensionado superaquecer e causar um incêndio. Isso nunca deve ocorrer com um GFCI, mas como os disjuntores, os GFCI's não são perfeitos.

Um fusível, especialmente um lento golpe, pode permitir que a corrente suficiente passe por tempo suficiente para descarregar completamente um pequeno fio terra, deixando o dispositivo conectado à rede por meio de um bom fio gordo, pronto para causar a morte e o caos.

O fusível deve ser especificado para proteger a fiação da rede elétrica (AWG4 no seu caso) para que também proteja um fio terra AWG4, caso ocorra uma falta à terra.

Minha resposta é um pouco diferente da maioria dos comentários.

Tabela NEC 250.122 e se um condutor de aterramento de serviço 220.66 nos fornece os tamanhos de fio terra corretos para a proteção de sobrecorrente correspondente e o tamanho do condutor. No meu estado, usamos esses tamanhos porque, se não o fazemos, estamos infringindo a lei. Isso impede qualquer outra discussão que tenhamos sobre a seleção de um tamanho menor de condutores, porque muitas pessoas mais inteligentes do que nós decidiram o que podemos usar.

O comentário final que eu teria sobre o assunto seria, se você não seguisse o NEC. e alguém estava sujeito a um risco de queimadura ou cabana que causou danos ou perda de vida. Então determinou-se que um terreno subdimensionado causou o acidente. Você estaria disposto a absorver a responsabilidade? É por isso que quando já existe uma regra que seguimos, fim da discussão.

Fique seguro.