Esto a menudo plantea el tema de la protección del equipo en la red eléctrica doméstica, pero en la descripción de los parámetros básicos de los dispositivos de protección, la información no corresponde a la realidad o, en el mejor de los casos, se basa en ejemplos separados. Por lo tanto, habrá un tipo de programa educativo sobre cómo hacer adecuadamente un escudo eléctrico introductorio.
Esto no es tanto una instrucción como una explicación de lo que hay que hacer, ya que cada conexión es esencialmente individual. En cualquier caso, la consulta es necesaria teniendo en cuenta la situación real.
Entrada
En el futuro, procederé del hecho de que el proveedor de electricidad realiza su trabajo como debería, porque el voltaje permanece dentro de los límites prescritos por las normas.
Procederé de la tensión de red de 230/400 V (es importante conocer la segunda con entrada trifásica). La mayoría de los consumidores son monofásicos, las excepciones pueden ser estufas eléctricas y motores eléctricos de bombas.
Equipo
Disyuntor
Los disyuntores familiares para todos hoy (en adelante, las máquinas automáticas) son familiares para todos.
En los apartamentos, se utilizan máquinas con curvas de tiempo-corriente B y C. De hecho, hay muchas para diferentes propósitos.
En este documento en la tercera página hay un gráfico donde puedes ver las diferencias . Tiempo vertical, horizontal - actual.
Pero detengámonos en las máquinas automáticas B y C, las más frecuentes y aplicables tanto en la industria como en el hogar.
Cada interruptor tiene dos categorías de dos indicadores principales según los estándares internacionales:
Categorías:
- Corriente de sobrecarga
- Corriente de cortocircuito
Indicador
- Corriente de disparo máxima
- Corriente mínima de operación garantizada
En general, estos valores son los siguientes para sobrecarga después de 1 hora (activación de energía térmica) para máquinas de tipo B o C a una temperatura ambiente de 30 grados:
Corriente máxima de falla = 1.13 corriente nominal
Corriente mínima de operación garantizada = 1.45 corriente nominal
Con el aumento de las temperaturas, estos números se vuelven menores, pero de acuerdo con los estándares, la falla no debe ser menor que la corriente nominal a una temperatura ambiente de 50 grados. Casi todos los fabricantes indican estos números en los catálogos y pueden variar mucho.
Para un cortocircuito, estos valores difieren para los interruptores automáticos (la llamada operación electromagnética sin demora):
tipo B - 3 * In y 5 * In
tipo C - 5 * In y 10 * In
Aunque esto se llama "activación sin demora", las normas garantizan la activación en hasta 0.1 segundos, no más. De hecho, este tiempo es 0.05-0.07 segundos.
Qué sucede entre las corrientes límite: nadie puede y no garantizará, de acuerdo con los estándares, que el apagado pueda durar de 0.1 a 15 segundos (para máquinas C). Aunque, en principio, el interruptor puede funcionar inmediatamente desde el valor mínimo o no funcionar durante 15 segundos completos al máximo. Y al elegir interruptores, debe recordar esto.
Un ejemplo a continuación son las características de tiempo actual para los interruptores B y C en 10A de Siemens. 10A se selecciona para facilitar la comparación. B es negro; C es rojo.
Fusible
Anteriormente, el único y muy utilizado dispositivo para locales residenciales, ahora es mucho menos común. Los más comunes en las redes eléctricas son los fusibles de corcho y cuchillo. Hoy en día, hay seccionadores de fusibles combinados, que difieren de los interruptores automáticos en que cuando se activan, es necesario instalar nuevos fusibles antes de volver a encenderlos.
Uno de los dispositivos, que, a pesar de la antigüedad de la tecnología, todavía ofrece algunas propiedades muy útiles.
La principal ventaja es la operación garantizada en caso de cortocircuito. La principal desventaja es la disposición.
¿Por qué todavía se usan fusibles? En primer lugar, el precio. Son mucho más baratos que los interruptores automáticos, ya que no tienen partes mecánicas. En segundo lugar, en el caso de un valor suficientemente alto de la corriente corta (para un fusible de 10 A - más de 210 A), la velocidad de operación será inferior a 0,01 segundos, menos de la mitad del período de corriente alterna (ningún otro interruptor se dispara tan rápido). En tercer lugar, pueden construirse de manera muy simple y garantizada (sobre la selectividad a continuación). Este artículo trata sobre fusibles de uso general, que están denotados por gG (también anteriormente protección de línea gL).
En este caso, no hay fabricantes que hagan fusibles de acuerdo con los estándares en términos de tiempo de apagado, siempre resultan mejor de lo previsto. Pero todos son mejores a su manera.
A continuación se muestra una comparación de las características de acuerdo con los estándares y las mediciones del ABB para un fusible de 10 A. Se debe tener en cuenta que las normas proporcionan características de 0.01 segundos, pero dado que para este tiempo, en principio, solo son posibles extrapolaciones, no todos los programas tienen estos gráficos. Color negro, según las normas, rojo, producido por ABB.
Dispositivo de corriente diferencial
Siempre existe la posibilidad de corrientes de fuga, especialmente en habitaciones húmedas. Por lo tanto, se creó un dispositivo que captura esta corriente, que se denomina dispositivo de corriente diferencial o UDT (designación según las nuevas traducciones GOST de las normas IEC, también conocido como RCD - dispositivo de corriente residual). La idea es simple: el dispositivo compara la corriente en la fase y el cable neutro, si son iguales; todo está bien, de lo contrario, se realiza un apagado. Hay varios dispositivos que se pueden usar en casa, con corrientes de 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA y varios tipos: CA, A, F, B, B +. El tipo AC solo responde a las corrientes de fuga sinusoidal, el tipo A puede, además del tipo AC, responder a las corrientes directas pulsantes, etc. Se recomienda instalar el tipo B, ya que funciona en todos los posibles tipos de fugas. El tipo B + esencialmente toma algunas de las funciones de protección de arco. Hoy en día, los UDT con corrientes de hasta 30 mA sirven para proteger a las personas, desde 100 y superiores, para proteger los equipos, aunque antes había UDT 500 mA para la instalación en apartamentos.
No olvide que UDT tiene una sensibilidad diferente para diferentes corrientes. Por ejemplo, los 30 mA anteriores significan el límite superior de operación para fugas de CA, de hecho, la operación puede ocurrir de acuerdo con las normas entre 15 y 30 mA (los fabricantes aquí intentan apagar hasta 25 mA, como límite superior). Si tomamos una corriente continua pulsante, entonces aquí la operación ya estará entre 12 y 42 mA.
¿Por qué es esto importante? La corriente de fuga casi siempre existe, por ejemplo, en una toma de corriente o en un aparato eléctrico. Se cree que 30 mA SPD se pueden usar frente a un máximo de 10 salidas, de lo contrario habrá un apagado en modo normal. O la longitud del cable juega un papel. En particular, existen tales valores de corriente de fuga por 100 metros de cable (cable de fase, cable neutro y tierra):
1,5 mm² - 4,8 mA
2.5 mm² - 5.6 mA
4.0 mm² - 6.6 mA
Por lo tanto, al planificar, es importante tener en cuenta la longitud de los cables y la distribución de las habitaciones.
Dado que a menudo se utilizan un disyuntor y UDT, existen dispositivos combinados: máquinas diferenciales, dos en uno. Según las nuevas normas en Alemania, a partir de 2018 se recomienda su uso en locales residenciales para ahorrar espacio y simplificar las centrales.
Qué recordar: el dispositivo requiere controles. Al menos una vez cada 6 meses, la operación debe verificarse con el botón del dispositivo. Naturalmente, esta no es una prueba de funcionamiento por corrientes de fuga, pero muchos se olvidan incluso de esto. El disparo por corrientes de fuga requiere un dispositivo especial, que se enciende detrás del UDT y puede verificar con diferentes tipos de corriente.
Dispositivo de protección contra sobretensiones
Cuando cae un rayo, aparece una onda electromagnética cerca del cable, que literalmente puede destruir los dispositivos conectados a la red. Por lo tanto, se recomienda el uso de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD).
En esencia, es una implementación de un descargador de bajo voltaje. La idea es utilizar materiales especiales que no conduzcan corriente a voltaje normal (en teoría, en la práctica, hay una corriente de fuga), y cuando exceden un cierto nivel, se convierten en conductores. La función protectora es reflejar la onda, porque el dispositivo protege tanto antes como después de sí mismo (distancia efectiva de unos 10 metros del cable).
Hay tres tipos de dispositivos:
El primer tipo es la protección contra rayos, a veces equipada con un pequeño pararrayos. Debe conectarse a tierra al bus de tierra principal para drenar el exceso de energía. Como resultado de la operación, el voltaje no debe exceder los 6 kV
El segundo tipo es la protección contra sobretensiones media. Como resultado de la protección, el voltaje no debe exceder los 4 kV
El tercer tipo es la protección del dispositivo. Tensión inferior a 1,5 kV como resultado de la protección.
En ausencia del primer tipo, la instalación de dispositivos adicionales no tiene sentido, ya que la energía de las olas es demasiado alta para el tipo 2. Además, los dispositivos instalados en una cascada deben coordinarse entre sí (generalmente significa de un fabricante, ya que existen diferencias en las características).
El cable entre la salida de conexión a tierra del dispositivo y el bus de conexión a tierra o (en el caso de los tipos 2 y 3) PE no debe exceder los 50 cm.
Hay dispositivos combinados de varios tipos en uno, como el tipo 1 + 2 o 2 + 3.
Dispositivo de protección de arco
La idea del dispositivo es que, por ejemplo, cuando se daña el aislamiento, se producen chispas, que posteriormente se convierten en una falla a tierra o un cortocircuito. Esto no es reconocido por los dispositivos anteriores. Dispositivos relativamente nuevos en Europa y aún no han recibido una amplia distribución.
Hoy en día, estos dispositivos se recomiendan para su uso en áreas peligrosas, así como donde hay muchos niños o ancianos. En otros casos, los dispositivos son opcionales.
Como todavía no los he aplicado en mi práctica, desafortunadamente no puedo describirlos con más detalle.
Selectividad
Los dispositivos se han descrito anteriormente, ahora con más detalle sobre cómo conectarlos correctamente. La esencia de la selectividad: el dispositivo de protección más cercano al lugar de cortocircuito / sobrecarga debe desconectarse. Casi siempre, esto es posible para equipos en locales residenciales, pero en algunos casos (por ejemplo, una corriente de cortocircuito muy alta) no se puede garantizar. A continuación, habrá un par de ejemplos divididos en grupos.
Fusibles
Aquí todo es relativamente simple. Los fusibles de 16 A y superiores con una relación de corrientes nominales de 1.6 son selectivos. Por ejemplo, para un fusible de 25A: 25 * 1.6 = 40A. En el caso de 40A, este es un fusible de 63A, aunque 40 * 1.6 = 64, ya que se selecciona más cercano en la fila nominal. Aunque los fusibles de un fabricante pueden tener una relación más baja, 1.6 es una relación garantizada para cualquier fabricante.
Para fusibles de menos de 16 A, esta relación es diferente y puede ser 1.9 (en el caso de Alemania). Es decir para el fusible 10A, 20A, no 16A, es selectivo. Al mismo tiempo, muchos fabricantes producen fusibles con una relación inferior a 1,6, pero exclusivamente para su propia producción y no hay garantía de compatibilidad, por ejemplo, entre ABB y Siemens en este caso.
Disyuntores
Teóricamente, si las características no se cruzan, los interruptores pueden considerarse selectivos. En la práctica, esto puede ser cierto solo para interruptores automáticos del mismo fabricante, y luego se deben usar tablas de selectividad. Indican ya sea selectividad total o una corriente límite a la cual se garantiza la selectividad. Si se excede este último, cualquiera de los disyuntores puede dispararse, en el caso de una cierta distancia entre los disyuntores (no en un cuadro de distribución), es más probable que el disyuntor funcione en el lado de la alimentación.
A continuación se muestra un ejemplo de dicha tabla para conmutadores ABB. La letra T significa selectividad completa ("total"), números: la corriente máxima en kiloamperios.
También hay interruptores selectivos. Funcionan con un retraso en caso de cortocircuito, lo que permite operar primero los interruptores inferiores. Con una corriente suficientemente grande, como en el ejemplo anterior, pueden funcionar antes.
Fusibles y disyuntores
Aquí, la situación en su conjunto es más complicada y puede, en el caso de corrientes relativamente altas, determinada solo por tablas, como esta, con equipos de Siemens.
Aquí solo había una parte de la tabla que compara los interruptores automáticos con la característica C (números verticales) con los fusibles Siemens.
Por ejemplo, las características de un interruptor automático C16A y un fusible de 40A de Siemens se ven así
Los mismos componentes, pero de ABB
Desafortunadamente, las fuentes son programas diferentes, por lo que no funcionó para hacer que la escala sea la misma en comparación.
Naturalmente, si en el caso anterior las corrientes de cortocircuito están en la región de 160-300 A, entonces, incluso sin tablas, está claro que el interruptor se disparará primero. Pero ya a 500 A sin tablas nadie puede garantizarlo.
Distintos fabricantes de disyuntores
En todos los casos anteriores, es posible realizar su propio análisis. Para esto, es necesario encontrar gráficos de la limitación de corriente y la energía transmitida de los dispositivos. Comparándolos, puede hacer ciertas suposiciones. Desafortunadamente, para garantizar la compatibilidad, los interruptores automáticos deben tener un amplio margen. Esta es una de las ventajas de los fusibles: la relación de 1,6 mencionada anteriormente brinda selectividad garantizada en la mayoría de las situaciones.
Opciones de seleccion
Consumo actual
En el caso de interruptores automáticos para uso doméstico, seleccione al valor nominal o por recomendación del fabricante del equipo. En cualquier caso, debe recordarse que la respuesta de energía térmica depende de la temperatura del medio en el que se encuentra el interruptor.
Para los fusibles, el fabricante a menudo indica que durante mucho tiempo no más del 90% de la corriente nominal. Muy dependiente del fabricante.
Con el funcionamiento a largo plazo de los interruptores y fusibles, se calientan y, en consecuencia, se calientan entre sí. Por lo tanto, hay factores de corrección adicionales que tienen en cuenta tanto el número como la ubicación de los interruptores. Estas tablas también deben tomarse de acuerdo con el fabricante.
Por cierto, no todo el mundo sabe que las tomas domésticas comunes de 16 A, como "shuko", se prueban con una corriente máxima de 16 A durante solo una hora y no deben estar a más de 70 ° C. Lo que sucede durante este período: nadie garantiza. Por lo tanto, se recomienda una carga a largo plazo de no más de 13A. Alternativamente, es posible usar salidas industriales, hay los mismos 16A, pero pueden diseñarse para 6 y 12 horas.
Al elegir un dispositivo, no se debe olvidar que algunos dispositivos tienen corrientes de entrada. En particular, la unidad interior del aire acondicionado puede tener una pequeña corriente en modo normal, 0.2-0.4 A, pero las corrientes de entrada pueden alcanzar 18 veces.
Corriente diferencial
UDT para la mayoría de los casos, 30 mA es suficiente. Para cuartos húmedos, recientemente ponga 10 mA. Todo depende de la longitud de la red. También puede instalar UDT selectivo en la potencia del escudo. Su sensibilidad actual es peor (100 o 300 mA) y este es más un dispositivo auxiliar en caso de falla de uno de los más bajos. Lo principal es tomar el mismo tipo o el peor según las propiedades, UDT selectivo con tipo B antes de que el tipo A no esté permitido
Corrientes de cortocircuito
¿Cómo determinar las corrientes de cortocircuito? Por desgracia, solo medida. Incluso en una casa nueva, la longitud del cable puede diferir de la del diseño, incluso la mejor resistencia del cable del fabricante obedece a la distribución normal, puede haber cambios en la subestación del transformador, por lo tanto, incluso el operador de la red puede dar solo valores aproximados. Existen instrumentos especiales que miden la corriente de cortocircuito monofásica. Si en este momento solo hay un blindaje o un punto de conexión, entonces la corriente corta a la salida se puede calcular mediante la simple ley de Ohm, aunque lo ideal es intentar una medición.
Las normas prevén el apagado de un cortocircuito para sistemas TN dentro de 0.4 segundos y para sistemas TT dentro de 0.2 segundos. Debe recordarse que para un interruptor de circuito, los estándares relevantes en este caso son el apagado de la corriente más que el tiempo de respuesta electromagnética garantizado (10 veces o más de la corriente nominal para el interruptor C y 5 o más para los interruptores B). Pero para los fusibles, este valor está determinado por la característica de tiempo-corriente.
¿Necesito desactivar el neutral
Todo depende del sistema al que se suministre la energía.
Sistema TT
La conexión a tierra se realiza en el hogar y el conductor de protección no tiene conexión a la red eléctrica. Un transformador en algún lugar lejano tiene su propia conexión a tierra. En este caso, es necesario desconectar el neutro, ya que su potencial incluso con una carga simétrica diferirá del potencial del edificio.
Sistema TN
Opción TN-CConductor protector y neutro en un cable. En este caso, está prohibido desconectar el cable neutro (PEN en este caso), ya que realiza una función de protección.
Opción TN-CSEn este caso, cuando se suministró energía a la casa PEN, el cable se dividió en N y PE. Deshabilitar N es aceptable, pero deshabilitar PEN no lo es.
Para igualar las diferencias de potencial en potencial, el PEN se puede conectar a la tierra del edificio. En el caso de proximidad a la subestación, este puede no ser el caso.Las variantes TN-SN y PE se llevan a la casa por separado. También está permitido desactivar N.Más detalles sobre los sistemas de puesta a tierra se pueden encontrar aquí.Detalles de instalación para UDT
Naturalmente, el deseo de guardar y, por ejemplo, instalar un UDT en varios conmutadores. Es importante tener en cuenta que será más difícil encontrar el lugar de operación y las corrientes de fuga del equipo conectado pueden exceder el umbral de sensibilidad del dispositivo.El tema de discusión es el procedimiento de conexión: ¿qué poner primero, UDT o disyuntor / fusible? No hay una respuesta definitiva, más a menudo conocí en la práctica UDT hasta un disyuntor o fusible, con el advenimiento de un dispositivo combinado, esta pregunta puede ignorarse.Lo que es importante recordar
Los disyuntores y fusibles sirven para proteger las líneas y se calculan solo a la salida. Lo que se incluirá más adelante no está obligado a ser protegido por ellos.Un poco sobre cables
El cable debe soportar corrientes más altas que el dispositivo de protección. Dado que ahora hay una gran cantidad de diferentes tipos de cables, al elegir, debe centrarse en los datos del fabricante con respecto a las corrientes de cortocircuito y las corrientes largas, pero hay un par de puntos más sobre ellos.Puede encontrar números hermosos en estos datos, como la corriente continua permitida para un cable con aislamiento de PVC de 3x1.5 mm² de 27 A. Parece que tomar al menos una máquina C para 16 A, todavía desconectará la línea a más tardar 23.2 A. Pero este valor es para colocar en una pared o en el suelo. Si observa los datos para colocarlos en el aire o en la tubería, serán solo 19 A. Y luego hay una serie de factores, como la presencia de cables vecinos. Por ejemplo, si hay otros 2 cables cercanos que se cargan simultáneamente, la corriente ya permitida será de 13.3 A, aquí incluso no se puede usar una máquina C de 10A.En cuanto a los valores de las corrientes de cortocircuito, entonces, como regla, se proporciona una corriente, que se mantiene durante un tiempo de 1 segundo. Para la conversión a otros valores (hasta 5 segundos), puede usar la siguiente fórmula:
Artículos y enlaces interesantes
Una serie de artículos de puesta a tierra de la Guía de instalación eléctrica enlínea de arozhankov de Schneider Electric. Es cierto, aconsejo la versión en inglés o alemán, son mucho más completos.Continuación de este artículo con cálculos.