Aterramento do carregador de carro elétrico: TN-S, TN-C-S, TT e por que o terra importa

Sim, carregador de carro elétrico precisa de aterramento, e de um aterramento bem feito. O fio terra, que a norma chama de condutor de proteção (PE), faz duas coisas na recarga: dá um caminho seguro para a corrente de uma falha, para o DR desligar antes de alguém tomar choque, e serve de referência para a conversa entre a estação e o carro. Sem terra contínuo, a proteção fica comprometida e muitas estações nem chegam a liberar a recarga.

Este artigo explica os esquemas de aterramento da NBR 5410 com foco na recarga, o problema do neutro usado como terra e o que deve ser medido antes de entregar a obra.

Para que serve o condutor de proteção

Toda parte metálica que normalmente não tem tensão, mas pode passar a ter numa falha, é uma massa: a carcaça da estação, o quadro, a carroceria do carro conectado. O condutor de proteção liga essas massas ao aterramento. Se um fio de fase encosta numa massa, a corrente corre pelo PE em vez de passar por quem tocou nela, e o dispositivo de proteção desliga o circuito.

Na recarga, a carroceria do carro passa a fazer parte da instalação enquanto está plugada. Por isso a NBR IEC 61851-1, reproduzida nas normas dos bombeiros, exige condutor de aterramento de proteção desde o borne de terra da alimentação até o veículo nos modos 1, 2 e 3,^[1] e as normas estaduais cobram que todo sistema de recarga tenha esse condutor adequado.^[2]

Os esquemas de aterramento, em poucas letras

A NBR 5410 classifica as instalações por esquemas de aterramento, identificados por letras.^[3] A primeira letra diz como está a alimentação: T quando um ponto dela (em geral o neutro) é ligado direto à terra, I quando é isolada ou aterrada por uma impedância. A segunda diz como estão as massas: T quando têm eletrodo de aterramento próprio, N quando são ligadas ao ponto aterrado da alimentação. Nos esquemas TN, uma terceira letra diz se neutro e proteção andam Separados ou Combinados num fio só, o PEN.

TN-S a partir do quadro ou TT com eletrodo próprio?

Em prédio, a decisão começa pelo que já existe. Quando a edificação tem um barramento de terra principal bem feito e o condutor de proteção chega aos quadros da garagem, o caminho natural é levar esse PE, separado do neutro, até cada estação. Quando o aterramento existente é precário, o projetista pode avaliar um eletrodo próprio para as estações, num arranjo TT, em que o DR passa a ser a proteção principal contra choque.

O cuidado é não misturar soluções sem estudo. Massas que uma pessoa pode tocar ao mesmo tempo (a estação, o quadro, uma grade metálica, a carroceria de outro carro) não devem ficar ligadas a aterramentos diferentes sem que o projeto trate disso, porque numa falha pode surgir diferença de tensão entre elas. Uma haste solta, só para a estação, cravada sem olhar o resto do prédio, é o exemplo clássico do que evitar.

O problema do PEN

No trecho em que neutro e terra são o mesmo fio (PEN), duas coisas atrapalham a recarga.

O DR deixa de enxergar a fuga

O DR funciona comparando a corrente que vai com a que volta pelos condutores do circuito (fases e neutro). A corrente de uma falha precisa voltar por fora dele, pelo condutor de proteção, para aparecer como diferença. Se, depois do DR, terra e neutro forem o mesmo fio, a corrente de falha volta por dentro do próprio DR e ele não percebe nada. Como a NBR 17019 pede DR individual em cada ponto de recarga,^[4] o circuito da estação precisa ter neutro e condutor de proteção separados, pelo menos do quadro até a vaga.

Se o PEN se rompe, a carcaça pode ficar com tensão

O PEN carrega a corrente de retorno das cargas. Se ele se rompe ou fica mal conectado antes do ponto em que vira neutro e terra, o terra perde a referência e pode subir de potencial. As massas ligadas a ele, inclusive a carroceria do carro plugado, podem ficar com tensão perigosa em relação ao piso. É um defeito raro, mas grave, e por isso a conexão do PEN na entrada e a separação de neutro e terra no quadro são pontos de inspeção, não detalhes.

Por que o carro precisa de terra boa

Na recarga em modo 3, a estação e o carro conversam por um fio de controle, a função-piloto. É por ele que a estação informa a corrente máxima e o carro avisa que está pronto para carregar. Esse sinal tem como referência o condutor de proteção: o circuito de controle fecha pelo terra. Com terra interrompido, ou com tensão estranha entre neutro e terra, a conversa falha, e o carro ou a estação simplesmente não iniciam a recarga.

O terra também é o caminho por onde o DPS escoa os surtos. Um DPS ligado num aterramento ruim protege pouco. Veja DR, DPS e disjuntores na recarga.

E a situação real dos prédios brasileiros pede atenção. Segundo dados da Abracopel citados em estudo técnico, só 44,2% das instalações comerciais avaliadas tinham condutor de proteção em todos os pontos de tomada e equipamentos, e muitas edificações contam apenas com a haste de aterramento exigida pela distribuidora no padrão de entrada.^[5]

O que a estação confere

Muitas estações e carregadores portáteis verificam a instalação antes de liberar a energia. Os testes variam de modelo para modelo, mas costumam incluir a presença do condutor de proteção, a tensão entre neutro e terra e a própria função-piloto. Quando algo está fora, a estação acusa erro de aterramento ou de falha e não fecha o contator.

Isso é uma proteção a mais, não um substituto da instalação correta. Uma estação que “funciona” não prova que o aterramento está bom: prova só que passou nos testes que aquele modelo faz. Quem prova o aterramento é a medição do profissional.

Como medir e comprovar

A instalação de recarga passa pela verificação final prevista na seção 7 da NBR 5410.^[4] Para o aterramento, os ensaios mais relevantes são:

• Continuidade do condutor de proteção de cada circuito, do barramento de terra até a estação.
• Resistência do eletrodo de aterramento, medida com terrômetro, quando o esquema depende de eletrodo próprio, como no TT.
• Seccionamento automático: conferir que, numa falha, a proteção atua no tempo exigido (no TN, pela impedância do circuito de falha; no TT, pelo DR).
• Funcionamento dos DR de cada ponto, com instrumento, além do botão de teste.
• Tensão entre neutro e terra na estação, com carga, que denuncia neutro ruim ou terra mal ligado.

Os valores medidos vão para o relatório de entrega, junto com a ART. Na manutenção, os mesmos ensaios são repetidos periodicamente. Veja manutenção da instalação de recarga.

Prédio antigo: o que costuma aparecer

Em edificações mais antigas, a avaliação da instalação existente antes do projeto evita surpresa na obra, como recomenda a cartilha conjunta de Santa Catarina.^[6] Os achados mais frequentes de aterramento são:

• Quadros da garagem sem barramento de terra, ou com terra e neutro no mesmo barramento.
• Condutor de proteção fino demais, emendado ou interrompido no caminho.
• Aterramento só na haste do padrão, sem ligação equipotencial com estrutura e outras malhas.
• SPDA (para-raios) com malha própria, sem equipotencialização com o aterramento elétrico.

O último ponto liga a recarga à NBR 5419, de proteção contra descargas atmosféricas, que a cartilha lista entre as normas aplicáveis.^[6] Em geral, aterramento elétrico e do SPDA são interligados num barramento de equipotencialização principal (BEP), conforme o projeto.

Próximos passos

Na ProSmart EV, a obra é feita por integrador credenciado, com ART, e a verificação do aterramento entra no relatório de entrega. Para seguir:

• Veja o conjunto das exigências em NBR 17019: o que a norma pede.
• Entenda os tipos de DR em DR, DPS e disjuntores.
• Use o checklist de recebimento da obra na entrega.