Acerca de los dispositivos de protección eléctrica para "dummies": dispositivo de corriente residual (RCD)

Imagine lo siguiente: hay una lavadora instalada en su baño. Cualquiera que sea la marca conocida, los dispositivos de cualquier fabricante están sujetos a fallas y, por ejemplo, sucede lo más banal: el aislamiento en el cable de alimentación está dañado y el potencial de red aparece en el cuerpo de la máquina. Y esto ni siquiera es una falla, el automóvil continúa funcionando, pero ya se está convirtiendo en una fuente de mayor peligro. Después de todo, si tocamos la carrocería del automóvil y la tubería de agua al mismo tiempo, cerraremos el circuito eléctrico a través de nosotros mismos. Y en la mayoría de los casos será fatal.

Para evitar estas terribles consecuencias, fueron inventadas RCD - disyuntores de corriente residual.

RCD - Este es un interruptor de protección de alta velocidad que responde a la corriente diferencial en los conductores que suministran electricidad a la instalación eléctrica protegida: esta es la definición "oficial". En un lenguaje más comprensible, el dispositivo desconectará al consumidor de la red eléctrica si ocurre una fuga de corriente al conductor de PE (tierra).

Veamos el principio de funcionamiento del RCD. Para mayor claridad, la figura muestra su diagrama de circuito "interno":

El nodo principal del RCD es transformador de corriente diferencial. De otra manera, se llama transformador de corriente de secuencia cero. Para que sea más fácil para nosotros y no confundirnos en términos, llamemos a esta unidad solo un transformador de corriente.

Como se puede ver en la figura, en este caso tiene tres vueltas. Los devanados primario y secundario están incluidos en los cables de fase y neutro, respectivamente, y el tercer devanado está conectado al elemento de arranque, que se realiza en relés sensibles o componentes electrónicos.

Dependiendo de estodistinguir entre RCD electromecánico y electrónico.  

El dispositivo de arranque está conectado con un dispositivo de control ejecutivo, que incluye un grupo de contactos de potencia con un mecanismo de accionamiento. El botón de prueba se usa para verificar y controlar el estado del RCD. Ahora imagine que una carga está conectada a la salida de nuestro circuito. Naturalmente, una corriente aparecerá inmediatamente en el circuito, que fluirá a través de los devanados I y II. Para seguir considerando el principio de operación del RCD, pasaremos a un esquema más visual:

En modo normal, en ausencia de corriente de fuga, en el circuito a lo largo de los conductores que pasan a través de la ventana del circuito magnético de los flujos del transformador de corriente corriente de trabajo carga Son estos conductores los que forman los devanados primario y secundario del transformador de corriente conectado en sentido antihorario. Estas corrientes serán iguales en magnitud y opuestas en dirección: I1 = I2. Inducen en el núcleo magnético del transformador de corriente iguales, pero contrarrestan los flujos magnéticos F1 y F2. Resulta que el flujo magnético resultante es igual a cero, la corriente en el tercer devanado (ejecutivo) del transformador diferencial también es igual a cero, y el elemento de arranque 2 está en este estado en reposo y el RCD funciona en modo normal.

Cuando una persona toca las partes conductoras abiertas o el cuerpo de un dispositivo eléctrico en el que se ha producido una falla de aislamiento en el devanado de fase (primario) del transformador de corriente, además de la corriente de carga I1, fluye una corriente adicional: corriente de fuga (IΔ se indica en el diagrama), que es para un transformador de corriente diferencial (diferencial: I1-I2 = IΔ).

Resulta que nuestras corrientes son desiguales, por lo tanto, los flujos magnéticos también son desiguales, que ya no se cancelan entre sí. Debido a esto, aparece una corriente en el tercer devanado.Si esta corriente excede el valor establecido, entonces el elemento de arranque se activa, actúa sobre el actuador 3.

El actuador, que consiste en un actuador de resorte, un mecanismo de disparo y un grupo de contactos de potencia, abre el circuito eléctrico, como resultado de lo cual la unidad se desconecta de la red. Para llevar a cabo un monitoreo periódico de la capacidad de servicio (operabilidad) del RCD, se proporciona un botón de prueba 4. Se conecta en serie con la resistencia. El valor de la resistencia se selecciona de tal manera que la corriente diferencial sea igual a la corriente nominal de la corriente residual del disparo del RCD (hablaremos de los parámetros del RCD más adelante). Si el RCD se activa presionando este botón, está funcionando correctamente. Por lo general, este botón se indica mediante "PRUEBA".

Disyuntores trifásicos de corriente residual funciona aproximadamente el mismo principio que monofásico. En los RCD trifásicos, cuatro cables pasan a través de la ventana central: trifásica y cero. Diagrama de circuito El RCD trifásico más simple se muestra en la figura:

Un RCD trifásico incluye un disyuntor 1, que está controlado por un elemento 2, que recibe una señal de disparo del devanado secundario 3 de un transformador de corriente 4, a través de la ventana por el cual pasa un cable de trabajo neutro N y los cables de fase L1, L2 y L3 (5).

Si la carga es igual en los cables cero y de fase (o trifásico), su suma geométrica es igual a cero (la corriente en el cable de fase de un RCD monofásico fluye en una dirección, y la corriente en el cable neutro fluye exactamente el mismo valor en la dirección opuesta). Por lo tanto, no hay corriente en el devanado secundario del transformador de corriente.

En caso de fuga de corriente a la caja de tierra del receptor de alimentación, así como cuando una persona parada en el suelo o en el piso conductor toca accidentalmente el cable de fase de la red eléctrica, se violará la igualdad de corrientes en el devanado primario del transformador de corriente, ya que la corriente de fuga pasará a lo largo del cable de fase, además de la corriente de carga, y aparecerá una corriente en su devanado secundario, al igual que en la descripción anterior del funcionamiento de un RCD monofásico. La corriente que fluye en el devanado secundario del transformador actúa sobre el elemento de control 2, que, a través del interruptor 1, desconecta al consumidor de la red eléctrica. La apariencia de un RCD trifásico se muestra en la figura:

Consideremos esquemas prácticos de inclusión de RCD en cuadros de distribución.
Circuito de conmutación RCD para entrada monofásica. Aquí aplicamos un circuito de conmutación con un bus separado de cero (N) y tierra (PE). Como puede ver en la figura, el RCD (5) se instala después del disyuntor de entrada, y después de que se instalan los disyuntores para proteger y cambiar los bucles individuales. Mirando hacia el futuro, quiero señalar que la presencia de una conexión RCD automática es obligatoria, ya que el RCD no proporciona protección de corriente, tanto térmica como contra cortocircuitos. En lugar de esta "combinación" - automática - RCD, puede usar un dispositivo universal. Sin embargo, más sobre eso más tarde.

El circuito del RCD con entrada trifásica.. A diferencia del esquema anterior, se brinda protección tanto para los consumidores monofásicos como trifásicos. Además, se utiliza la combinación de la entrada de cero y neumáticos "de tierra" (PEN). El dispositivo de medición de electricidad, un medidor eléctrico, está conectado entre el disyuntor de entrada y el RCD. Como recordará de las revisiones sobre los esquemas de medición, todos los dispositivos de conmutación que se instalen antes del dispositivo de medición deben sellarse con una organización de suministro de energía. En consecuencia, el diseño del interruptor automático de apertura debería permitir esto.

Antes de eso, solo hablamos de los RCD electromecánicos. Pero si recuerdas, mencioné que a veces hay dispositivos electrónicos. En principio, un RCD electrónico se construye de la misma manera que uno electromecánico.

En lugar de un elemento magnetoeléctrico sensible, se utiliza un dispositivo de comparación (por ejemplo, el ejemplo más común es un comparador).Para dicho circuito, necesita su propia fuente de alimentación incorporada; después de todo, necesita alimentar el circuito electrónico con algo.

La corriente diferencial es muy pequeña, por lo tanto, debe amplificarse y convertirse a un nivel de voltaje, que se suministra a dispositivo de comparación - comparador. Todo esto, por supuesto, reduce la confiabilidad general del dispositivo, en comparación con el electromecánico, este es el caso: cuanto más simple, mejor. Y para ser honesto, no he encontrado RCD electrónicos certificados en absoluto. Por lo tanto, no puedo decir algo bueno o malo sobre ellos. Por lo tanto, dejemos de lado el UZO electrónico y analicemos uno de los puntos principales al considerar los dispositivos de apagado de protección electromecánicos: sus parámetros:

Los RCD tienen los siguientes parámetros principales:

tipo de red: monofásica (tres hilos) o trifásica (cinco hilos)

tensión nominal -220/230 - 380/400 V

corriente de carga nominal: 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

Corriente diferencial de corte nominal: 10, 30, 100, 300 mA

tipo de corriente diferencial: CA (corriente sinusoidal alterna que aumenta repentina o lentamente), A (como CA, corriente ondulada adicionalmente rectificada), B (alterna y constante), S (tiempo de respuesta retardado, selectivo), G (como selectivo, solo el tiempo de retraso es más corto).

Quiero señalar un punto importante con respecto a los parámetros de los RCD. Muchos son engañados por la corriente de carga nominal depositada en el cuerpo del dispositivo, y se toma para el mismo parámetro que en el interruptor de circuito. Sin embargo, este parámetro en los RCD caracteriza solo su "capacidad de corriente de rendimiento", tal vez esta expresión no es del todo correcta, pero lo introduje para la accesibilidad del concepto de "corriente de carga nominal del RCD".

La corriente de carga UZO no puede limitarse y es necesario protegerla de sobrecargas de corriente y corrientes de cortocircuito mediante disyuntores, que proporcionan protección contra sobrecarga de corriente y corrientes de cortocircuito. La corriente de carga del RCD debe elegirse de modo que sea un paso (el rango de corriente nominal) más que la corriente nominal del interruptor automático de la línea protegida. Es decir, si hay una carga protegida por un interruptor automático para una corriente de 16 amperios, entonces el RCD debe seleccionarse para una corriente de carga de 25 amperios.

Esto plantea una pregunta lógica: ¿por qué no combinar un disyuntor y un RCD en un caso, especialmente cuando el RCD se usa para proteger solo un circuito de alimentación? De hecho, en este caso, todavía trabajan "en conjunto". Este punto fue tocado un poco en el artículo anterior. Bueno, la pregunta es bastante lógica y tales dispositivos, por supuesto, existen. Se llaman disyuntores diferenciales o simplemente diffavtomats.

En la figura que acaba de ver un dispositivo de este tipo. Este es un disyuntor diferencial trifásico. Al igual que en el RCD trifásico, tiene cuatro pinzas: fase y cero, y un botón de PRUEBA. Si se detiene en su estructura interna, entonces algo nuevo es difícil de decir aquí. Este es un disyuntor y RCD en una botella.

El costo de diffavomats es bastante alto. Por ejemplo, los modelos trifásicos de fabricantes extranjeros conocidos tienen un costo de alrededor de 100 euros. Relativamente caro placer. Sin embargo, un grupo de RCD AB + tendrá un costo más o menos comparable, y en lugar de cuatro módulos estándar de 17.5 mm en un riel DIN (con una versión trifásica), se necesitarán ocho. Entonces, en algunos casos, los diffavomats siguen siendo preferibles, especialmente si hay un problema de espacio libre en el panel de distribución.

¿Cómo verificar el rendimiento de un RCD o un diferencial automático? Ya mencionamos el botón TEST. Sin embargo, tal verificación es muy superficial y no siempre refleja la esencia real de las cosas. Por lo tanto, para la verificación objetiva, se utilizan circuitos de prueba o dispositivos especializados.

Mikhail Tikhonchuk