Como proteger a fiação contra sobrecarga e curto-circuito

A principal tarefa de um eletricista é tornar a fiação confiável e segura. Acidentes podem resultar em incêndio ou choque elétrico. Os acidentes ocorrem devido ao aumento da corrente e curtos-circuitos. Como resultado, muita corrente flui através dos condutores, eles aquecem e o isolamento derrete neles, provocando faíscas ou um arco. Neste artigo, falarei sobre como proteger a fiação contra sobrecarga e curto-circuito.

Por que curto-circuito de sobrecarga é perigoso - teoria

Para entender o perigo de alta corrente fluir através dos fios, é preciso lembrar duas leis importantes da física do curso "eletricidade e magnetismo". A primeira é a lei de Ohm:

A corrente no circuito é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência.

Isso significa que, se o circuito tiver uma resistência baixa, a corrente será grande e, se for grande, será pequena e também com o aumento da tensão, a corrente aumentará com ele. Isso parece óbvio, mas para iniciantes a questão geralmente surge "por que um curto-circuito é chamado de curto?" E o que acontece é longo? Isso ocorre porque, com um curto-circuito, a resistência do circuito fechado é aproximadamente igual:

R_KZ= R_LINHAS+ r + R_CONTATO,

onde R LINES é a resistência dos condutores, depende de sua seção transversal e comprimento (R = po * L / S).

r é a resistência interna da fonte de energia. Em termos simples, depende do projeto se for uma célula galvânica ou da seção transversal do fio no enrolamento do transformador. RCONTACT - resistência de transição ou contato - seu valor depende da área de contato de dois condutores fechados.

Também vale a pena considerar as resistências reativas indutivas e capacitivas, mas na fiação doméstica você pode omitir esse problema.

Como resultado, quando o circuito é fechado, a corrente é limitada apenas pelas resistências acima e, na maioria dos casos, são desprezíveis (frações de Ohms, na rede elétrica doméstica), mesmo com uma resistência de 1 Ohm a uma voltagem de 220V, uma corrente de 220V fluirá no circuito, geralmente calculada contra sua fiação em 16-40A. Mas, na prática, a corrente de curto-circuito é de centenas e milhares de amperes!

A segunda lei que precisa ser dita é a lei de Joule-Lenz, dizem os manuais:

A quantidade de calor liberada por unidade de tempo na seção considerada do circuito é proporcional ao produto do quadrado da força atual nesta seção e à resistência da seção.

O que isso significa? Assim, quanto maior a resistência do condutor ou a corrente através dele, mais calor será liberado nele. Ou seja, quando a corrente flui através dos fios, eles se aquecem. Cada condutor tem uma resistência específica.

Para que o condutor não superaqueça, eles selecionam a seção necessária para uma determinada corrente. Para que o núcleo não aqueça, o calor deve ser dissipado no ambiente; é dissipado quanto mais rápido, maior a área com a qual é disperso.

Nesse sentido, os fios finos sob alta carga começam a esquentar e a aquecer, e os fios grossos conseguem transferir calor para o exterior, e sua temperatura permanece praticamente inalterada. Se a temperatura do condutor estiver muito alta, até o avermelhamento do núcleo, o isolamento derreterá.

Seção transversal do condutor - o primeiro passo para a proteção contra sobrecarga

Você provavelmente sabe que, para cada carga, um fio ou cabo com núcleos de uma determinada seção transversal é escolhido, por exemplo, para avaliar a escolha correta da seção transversal dos núcleos de um cabo popular da marca VVG-NG-ls, use a tabela 1.3.4 da PUE. Ele descreve os requisitos para fios e cabos com isolamento de borracha ou cloreto de polivinil (PVC). Também leva em consideração o método de assentamento e o número de condutores.

Como os condutores são escolhidos com margem, os eletricistas são guiados por uma regra simples: para tomadas, o fio é de 2,5 mm² e para iluminação - 1,5 mm². Na maioria dos casos, isso é suficiente.

De acordo com esta tabela, você verifica os valores calculados da seção transversal e se os núcleos podem suportar essa densidade de corrente sem superaquecimento e outros problemas.

Para mais detalhes sobre esse problema, consulte este artigo:Área da seção transversal de fios e cabos, dependendo da resistência da corrente, cálculo da seção transversal do cabo necessária

Portanto, o primeiro passo para a proteção contra sobrecargas é instalar uma boa fiação de um cabo de cobre do tipo VVG-NG-ls ou NYM. Observe que, ao adquirir produtos a cabo “no mercado”, os produtos fabricados de acordo com o GOST podem estar esperando por você, o que significa que a seção transversal real provavelmente será menor que o especificado. O resultado é que parece que o cabo foi colocado “o que é necessário”, mas como resultado da conexão eles queimam, os fios são aquecidos e o isolamento derrete.

Equipamento de proteção

Disjuntor - Este é o principal dispositivo de comutação para proteger a fiação contra sobrecarga e curtos-circuitos. As pessoas as chamam de metralhadoras e erroneamente "empacotadoras" (o que é fundamentalmente errado). Falamos sobre como isso funciona no artigo O dispositivo e o princípio de operação do disjuntor

O principal a lembrar é que o disjuntor protege o CABO, CABO ou FIO do fogo ou queimadura, mas não de equipamentos ou pessoas.

Em resumo, existem dois lançamentos no disjuntor - eletromagnético e térmico. Desarme eletromagnético quando houver um forte excesso de corrente (unidades e dezenas de vezes maior que a corrente nominal), por exemplo, com um curto-circuito, e térmico com uma leve sobrecarga, por exemplo, de 20 a 50%.

Assim, se você ligar muitos aparelhos elétricos - a liberação térmica irá aquecer, essa é uma placa bimetálica, que se dobra quando aquecida. Ao dobrá-lo, aciona o mecanismo de disparo do disjuntor, assim o circuito é desenergizado.

Liberação eletromagnética - Este é um solenóide dentro do qual existe um núcleo. Quando uma grande corrente flui, o solenóide empurra o núcleo e aciona o mecanismo de desligamento. Este é um tipo de relé atual.

A segurança de seu uso depende da escolha correta da classificação e do tipo de tempo-corrente, características.

Corrente nominal do disjuntor escolha com base na taxa de transferência do ponto mais fraco na fiação. Por exemplo, não importa qual cabo você coloque nas tomadas, observe o que está escrito; na maioria das tomadas domésticas, você verá 16 amperes e às vezes 10 amperes.

Portanto, a classificação do disjuntor é selecionada em 16A. Se, por exemplo, você decidir colocar uma máquina automática com uma corrente nominal de 32A, com base nas considerações “existem várias tomadas e o cabo pode suportar, é de 2,5 a 4 mm²”), quando conectado a uma única tomada por meio de uma extensão de aquecedor e secador de cabelo, passará por ela a corrente é superior a 16A, como resultado, seus contatos começam a aquecer e o gabinete derrete.

Se você não desconectar os dispositivos a tempo, quando aquecidos, os contatos ficarão cobertos de carbono, as partes do corpo derreterão e as barras de metal que seguram o plugue se expandirão e o contato enfraquecerá. Por causa de qual resistência de contato aumentará e o aquecimento ocorrerá ainda mais intensamente, a tomada começará a brilhar e fumar, até que o papel de parede ou as paredes em que está instalada acenda.

Característica tempo-corrente, em termos simples, essa é uma característica que mostra a rapidez com que a máquina será desligada em caso de sobrecarga. Em um painel elétrico doméstico, eles costumam usar máquinas de classe B e C.

A segunda regra é instalar disjuntores com uma corrente nominal que não exceda o elo mais fraco da fiação.Se você precisar que mais consumidores possam trabalhar simultaneamente - divida as tomadas em grupos em cada sala e coloque um cabo separado para elas (diagrama de fiação radial).

Proteção diferencial contra vazamentos

E até hoje, os habitantes da cidade, tendo instalado um RCD, por algum motivo acreditam que ele protegerá contra sobrecarga ou curto-circuito, isso também é um erro.

RCD - dispositivo de desligamento de proteção, projetado para proteger contra vazamentos de corrente. Isso é necessário para: proteger uma pessoa de tocar acidentalmente em partes vivas (fios desencapados, no caso de um aparelho elétrico danificado), bem como em vazamentos de corrente em caixas aterradas, tubulações, elementos de estruturas de edifícios e muito mais.

O RCD monitora quanta corrente passou pela fase e quanto do condutor neutro, se houver uma diferença entre os fios, ocorreu um vazamento e os contatos de potência são abertos.

Isso garante a segurança das pessoas e reduz o risco de vazamentos adicionais para um curto-circuito, se o isolamento for danificado, o que é especialmente importante em uma casa de madeira, por exemplo.

Outro tipo de dispositivo de segurança é difavtomat, combina as funções de um RCD e um disjuntor. Na figura abaixo, você vê como distinguir um difavtoma (à esquerda) de um RCD (à direita), as diferenças no diagrama e na marcação.

RCDs e difiltomatos são sempre realizados na forma bipolar ou quadripolar de circuitos monofásicos e trifásicos, respectivamente. De acordo com o PUE página 1.7.80, deve ser usado apenas se houver aterramento, ou seja, em uma rede de dois fios eles não podem ser usados. No entanto, este é um assunto controverso neste artigo não será considerado.

Limitador de potência

O próximo dispositivo desconecta a carga em caso de excesso de energia. Este é um relé limitador de potência. Um exemplo desse dispositivo é um OM-110 monofásico ou OM-310 trifásico; existem outros modelos - estes são apenas por exemplo.

Embora este dispositivo não seja inerentemente protetor e seja usado em maior medida pelas empresas de fornecimento de energia ou rede para controlar e limitar o consumo de eletricidade maior que o normal ou para reduzir esse valor em uma emergência. O produto monitora o consumo de energia e, se excedido, desliga o consumidor.

No entanto, o dispositivo não permitirá sobrecarregar a fiação se você definir corretamente os parâmetros de operação. Se você estiver interessado em aprender mais sobre esses dispositivos, escreva nos comentários e nós falaremos sobre eles.

Conclusão - 3 regras para que não haja curto-circuito e sobrecargas

A segurança e a durabilidade da fiação elétrica estão em três pilares:

1. A escolha certa da seção transversal dos produtos a cabo.

2. Instalação de disjuntores e outros dispositivos de proteção com as classificações desejadas. Compre-os apenas em lojas certificadas para não falsificar, dê preferência a marcas como ABB, Schneider Electric e outras mais baratas - a KEAZ (Kursk) doméstica.

3. O bom funcionamento do equipamento elétrico.

Por "operação adequada", quero dizer:

1. Substituição e instalação oportuna de blocos de terminais de acessórios para fiação - dispositivos automáticos, RCDs, interruptores de luz, soquetes.

2. A distribuição racional da carga nas tomadas - não insira aparelhos elétricos poderosos em camisetas e cabos de extensão, para sobrecarregar a tomada ou o cabo que a fornece (consulte - Por que é perigoso usar tees e extensões).

3. Manuseio cuidadoso de aparelhos elétricos - não permita que água ou objetos metálicos entrem nos aparelhos domésticos, para que não ocorra um curto-circuito. De fato, mesmo que os disjuntores e o cabo estejam instalados, é necessário lembrar que às vezes os disjuntores grudam ou funcionam lentamente, como resultado das conexões nas caixas elétricas.

4. Ao reparar dispositivos e instalar ou manter a fiação, use isolamento de alta qualidade que adere bem ou tubulação do psiquiatra do calor. Evite torcer - conecte os fios soldando, soldando, luva ou blocos de terminais. Dessa forma, você evita curtos-circuitos devido ao isolamento inadequado ou ao aquecimento das conexões nas caixas de junção.