Cómo proteger el cableado de sobrecargas y cortocircuitos

La tarea principal de un electricista es hacer que el cableado sea confiable y seguro. Los accidentes pueden provocar incendios o descargas eléctricas. Los accidentes ocurren debido al aumento de corriente y cortocircuitos. Como resultado, fluye demasiada corriente a través de los conductores, se calientan y el aislamiento se derrite en ellos, provocando chispas o un arco. En este artículo hablaré sobre cómo proteger el cableado de sobrecargas y cortocircuitos.

Por que los cortocircuitos de sobrecarga son peligrosos - teoría

Para comprender el peligro de la alta corriente que fluye a través de los cables, es necesario recordar dos leyes importantes de la física del curso "electricidad y magnetismo". La primera es la ley de Ohm:

La corriente en el circuito es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.

Esto significa que si el circuito tiene baja resistencia, la corriente será grande, y si es grande, entonces pequeña, y también con un voltaje creciente, la corriente aumenta con él. Esto parece obvio, pero para los principiantes a menudo surge la pregunta "¿por qué un corto circuito se llama corto?" ¿Y qué pasa es largo? Eso es solo porque con un cortocircuito, la resistencia del circuito cerrado es aproximadamente igual:

R_KZ= R_Líneas+ r + R_CONTACTO,

donde R LINES es la resistencia de los conductores, depende de su sección transversal y longitud (R = po * L / S).

r es la resistencia interna de la fuente de energía. En términos simples, depende del diseño si es una celda galvánica, o de la sección transversal del cable en el devanado del transformador. Rcontact - transición o resistencia de contacto - su valor depende del área de contacto de dos conductores cerrados.

También vale la pena considerar las resistencias reactivas inductivas y capacitivas, pero en el cableado doméstico puede omitir este problema.

Como resultado, cuando el circuito está cerrado, la corriente está limitada solo por las resistencias anteriores, y en la mayoría de los casos son insignificantes (fracciones de ohmios, en la red eléctrica doméstica), incluso con una resistencia de 1 ohmio a un voltaje de 220V, una corriente de 220V fluirá en el circuito, generalmente calculado contra su cableado en 16-40A. ¡Pero en la práctica, la corriente de cortocircuito es de cientos y miles de amperios!

La segunda ley que hay que decir es la ley de Joule-Lenz, dicen los libros de texto al respecto:

La cantidad de calor liberado por unidad de tiempo en la sección considerada del circuito es proporcional al producto del cuadrado de la fuerza actual en esta sección y la resistencia de la sección.

¿Qué significa esto? Eso, cuanto mayor sea la resistencia del conductor o la corriente a través de él, más calor se liberará en él. Es decir, cuando la corriente fluye a través de los cables, se calientan. Cada conductor tiene una resistencia específica.

Para que el conductor no se sobrecaliente, seleccionan la sección deseada para una determinada corriente. Para que el núcleo no se caliente, el calor debe ser disipado en el medio ambiente, se disipa cuanto más rápido, mayor es el área con la que se dispersa.

En este sentido, los alambres delgados bajo alta carga comienzan a calentarse y se calientan, y los alambres gruesos logran transferir calor al exterior, y su temperatura permanece casi sin cambios. Si la temperatura del conductor es demasiado alta, hasta el enrojecimiento del núcleo, el aislamiento se derretirá.

Sección transversal del conductor: primer paso hacia la protección contra sobrecarga

Probablemente sepa que para cada carga se elige un cable o cable con núcleos de una determinada sección transversal, por ejemplo, para evaluar la elección correcta de la sección transversal de los núcleos de un cable popular de la marca VVG-NG-ls, use la tabla 1.3.4 del PUE. Describe los requisitos para alambres y cables con aislamiento de goma o cloruro de polivinilo (PVC). También tiene en cuenta el método de colocación y el número de conductores.

Dado que los conductores se eligen con un margen, los electricistas se guían por una regla simple: para las salidas, el cable es de 2.5 mm² y para la iluminación: 1.5 mm². En la mayoría de los casos, esto es suficiente.

De acuerdo con esta tabla, verifica los valores calculados de la sección transversal y si los núcleos pueden soportar dicha densidad de corriente sin sobrecalentamiento y otros problemas.

Para obtener más detalles sobre este tema, consulte este artículo:Área de sección transversal de alambres y cables, según la resistencia actual, cálculo de la sección transversal de cable requerida

Entonces, el primer paso para la protección contra sobrecargas es tender un buen cableado desde un cable de cobre del tipo VVG-NG-ls o NYM. Tenga en cuenta que al comprar productos de cable "en el mercado", los productos fabricados de acuerdo con GOST pueden estar esperando por usted, lo que significa que es probable que la sección transversal real sea menor que la especificada. El resultado es que parece que el cable se colocó "lo que necesita", pero como resultado de la conexión se queman, los cables se calientan y el aislamiento se derrite.

Equipo de protección

Disyuntor - Este es el principal dispositivo de conmutación para proteger el cableado de sobrecargas y cortocircuitos. La gente los llama ametralladoras y erróneamente "empacadores" (lo cual es fundamentalmente incorrecto). Hablamos sobre cómo funciona en el artículo. El dispositivo y el principio de funcionamiento del interruptor automático.

Lo principal a recordar es que el interruptor de circuito protege el CABLE, CABLE o ALAMBRE del fuego o el desgaste, pero no el equipo o las personas.

En resumen, hay dos liberaciones en el interruptor de circuito: electromagnético y térmico. Disparos electromagnéticos cuando hay un fuerte exceso de corriente (unidades y decenas de veces mayor que la corriente nominal), por ejemplo, con un cortocircuito, y térmica con una ligera sobrecarga, por ejemplo, en un 20-50%.

Por lo tanto, si enciende muchos aparatos eléctricos, la liberación térmica se calentará, esta es una placa bimetálica, que se dobla cuando se calienta. Al doblarlo, se activará el mecanismo de disparo del disyuntor, por lo que el circuito se desactivará.

Liberación electromagnética - Este es un solenoide dentro del cual hay un núcleo. Cuando fluye una corriente grande, el solenoide empuja el núcleo y acciona el mecanismo de apagado. Este es un tipo de relé de corriente.

La seguridad de su uso depende de la elección correcta de la clasificación y del tipo de características de tiempo-corriente.

Corriente nominal del disyuntor elija en función del rendimiento del punto más débil del cableado. Por ejemplo, no importa qué cable coloque en los tomacorrientes, mire lo que está escrito en él; en la mayoría de los tomacorrientes domésticos verá 16 amperios y, a veces, 10 amperios.

Por lo tanto, la clasificación del interruptor automático se selecciona a 16A. Si, por ejemplo, decide colocar una máquina automática con una corriente nominal de 32 A, sobre la base de consideraciones "hay varios enchufes, y el cable puede soportarlo, es 2.5-4 mm²", cuando se conecta a un solo enchufe a través de una extensión del calentador y un secador de pelo, lo atravesará la corriente es superior a 16 A, como resultado, sus contactos comienzan a calentarse y la carcasa se derrite.

Si no desconecta los dispositivos a tiempo, cuando se calienten, los contactos se cubrirán con hollín, las partes del cuerpo se derretirán, y las barras de metal que sostienen el enchufe se expandirán y el contacto se debilitará. Debido a qué resistencia de contacto aumentará y se producirá un calentamiento aún más intenso, la salida comenzará a brillar y a humear, hasta que se encienda el papel de pared o las paredes en las que está instalado.

Característica de tiempo-corriente, en términos simples, esta es una característica que muestra qué tan rápido se apagará la máquina en caso de sobrecarga. En un panel eléctrico doméstico, a menudo usan máquinas de clase B y C.

La segunda regla es instalar disyuntores con una corriente nominal que no exceda el enlace más débil en el cableado.Si necesita más consumidores para poder trabajar simultáneamente, divida los enchufes en grupos en cada habitación y coloque un cable separado para ellos (diagrama de cableado radial).

Protección diferencial de fugas

Y hasta el día de hoy, la gente del pueblo, después de haber instalado un RCD, por alguna razón cree que protegerá contra sobrecargas o cortocircuitos, esto también es un error.

RCD - Dispositivo protector de apagado, diseñado para proteger contra fugas de corriente. Esto es necesario para: proteger a una persona de tocar accidentalmente partes vivas (cables pelados, el caso de un electrodoméstico dañado), así como fugas de corriente a viviendas con conexión a tierra, tuberías, elementos de estructuras de edificios y más.

El RCD controla cuánta corriente ha pasado a través de la fase y cuánto a lo largo del conductor neutro, si hay una diferencia entre los cables, se ha producido una fuga y se abren los contactos de alimentación.

Esto garantiza la seguridad de las personas, además de reducir el riesgo de más fugas a un corto circuito, si el aislamiento está dañado, lo cual es especialmente importante en una casa de madera, por ejemplo.

Otro tipo de dispositivo de seguridad es difavtomatcombina las funciones de un RCD y un interruptor automático. En la figura siguiente, puede ver cómo distinguir un difavtomat (izquierda) de un RCD (derecha), las diferencias en el diagrama y en el marcado.

Los RCD y los difiltomas siempre se realizan en forma bipolar o de cuatro polos de circuitos monofásicos y trifásicos, respectivamente. De acuerdo con el PUE p. 1.7.80, debe usarse solo si hay puesta a tierra, es decir, en una red de dos hilos no se permite su uso. Sin embargo, este es un tema controvertido en este artículo no será considerado.

Limitador de potencia

El siguiente dispositivo desconecta la carga en caso de exceso de energía. Este es un relé limitador de potencia. Un ejemplo de tal dispositivo es un OM-110 monofásico o un OM-310 trifásico, hay otros modelos, estos son solo por ejemplo.

Aunque este dispositivo no es inherentemente protector y lo utilizan en mayor medida las compañías de suministro de energía o de red para controlar y limitar el consumo de electricidad que es más alto de lo normal o para reducir este valor en una emergencia. El producto controla el consumo de energía y, si se excede, apaga al consumidor.

Sin embargo, el dispositivo no permitirá sobrecargar el cableado si configura correctamente los parámetros de su funcionamiento. Si está interesado en aprender más sobre dichos dispositivos, escriba los comentarios y le informaremos sobre ellos.

Conclusión: 3 reglas para que no haya cortocircuito ni sobrecargas

La seguridad y la durabilidad del cableado eléctrico reside en tres pilares:

1. La elección correcta de la sección transversal de los productos de cable.

2. Instalación de disyuntores y otros dispositivos de protección de las clasificaciones deseadas. Cómprelos solo en tiendas certificadas para no encontrarse con una falsificación, dé preferencia a marcas como ABB, Schneider Electric y otras más baratas: KEAZ (Kursk) nacional.

3. El correcto funcionamiento de los equipos eléctricos.

Por "operación adecuada" quiero decir:

1. Reemplazo oportuno y brochado de bloques de terminales de accesorios de cableado: dispositivos automáticos, RCD, interruptores de luz, enchufes.

2. La distribución racional de la carga en los tomacorrientes: no inserte aparatos eléctricos potentes en las tes y los cables de extensión, de modo que pueda sobrecargar el tomacorriente o el cable que lo suministra (consulte - Por qué es peligroso usar tees y cables de extensión).

3. Manipulación cuidadosa de los aparatos eléctricos: no permita que el agua o los objetos metálicos entren en los electrodomésticos para que no se produzca un cortocircuito. De hecho, incluso si los interruptores automáticos y el cable están instalados, debe recordar que los interruptores automáticos a veces se adhieren o funcionan lentamente, como resultado de lo cual las conexiones en las cajas eléctricas se queman.

4. Al reparar dispositivos e instalar o mantener el cableado, use aislamiento de alta calidad que se adhiera bien o tubo termorretráctil. Evite torcer: conecte los cables mediante soldadura, soldadura, manguitos o bloques de terminales. De esta forma, evita los cortocircuitos debido al mal aislamiento o calentamiento de las conexiones en las cajas de conexiones.