El principio de funcionamiento del RCD.

La abreviatura RCD se creó a partir de la expresión "Dispositivo de corriente residual", que define el propósito del dispositivo, que consiste en eliminar el voltaje del circuito conectado a él en caso de fallas accidentales del aislamiento y la formación de corrientes de fuga a través de ellos.

Principio de operación

El funcionamiento del RCD utiliza el principio de comparar las corrientes que ingresan a la parte controlada del circuito y las corrientes que salen de él en base a un transformador diferencial que convierte los valores primarios de cada vector en valores secundarios estrictamente proporcionales en ángulo y dirección. para fruncidos geométricos.

El método de comparación puede ser representado por un balance simple o hoja de balance.

Cuando se mantiene el equilibrio, todo funciona normalmente, y cuando se altera, cambia el estado de calidad de todo el sistema.

En un circuito monofásico, se comparan el vector de corriente de fase que se acerca al elemento de medición y el cero que sale de él. Durante el funcionamiento normal con aislamiento integral confiable, son iguales y se equilibran entre sí.Cuando ocurre una falla en el circuito y aparece una corriente de fuga, entonces el equilibrio entre los vectores considerados se ve perturbado por su valor, que se mide en uno de los devanados del transformador y se transmite al bloque lógico.

La comparación de corrientes en un circuito trifásico se realiza según el mismo principio, solo las corrientes de las tres fases pasan a través de un transformador diferencial y se crea un desequilibrio en base a su comparación. En funcionamiento normal, las corrientes de las tres fases se equilibran en suma geométrica, y en caso de fallos de aislamiento en cada fase, se produce una corriente de fuga en la misma. Su valor se determina sumando los vectores en el transformador.

Diagrama de estructura

La operación simplificada de un dispositivo de corriente residual se puede representar mediante bloques en un diagrama de bloques.

El desequilibrio de las corrientes del dispositivo de medición se dirige a la parte lógica, que funciona según el principio del relé:

1. electromecánico;

2. o electrónico.

Es importante entender la diferencia entre los dos. Los sistemas electrónicos ahora están en auge y son cada vez más populares por muchas razones. Poseen amplia funcionalidad, grandes capacidades, pero requieren de energía eléctrica para operar el elemento lógico y ejecutivo, la cual es provista por un bloque especial que se conecta al circuito principal. Si se corta la electricidad por varias razones, dicho RCD, por regla general, no funcionará. La excepción son los raros modelos electrónicos equipados con esta función.

Los relés electromecánicos utilizan la energía mecánica de un resorte cargado, que básicamente parece una ratonera normal. Para que el relé funcione, es suficiente una fuerza mecánica mínima sobre el actuador accionado.

Cuando el ratón toca el señuelo de la trampa para ratones preparada, la corriente de fuga, que se ha producido en el caso de un desequilibrio en el transformador diferencial, hace que el accionamiento se active y corte el voltaje del circuito. Para ello, el relé lleva incorporados contactos de potencia en cada fase y un contacto para preparar el probador.

Cada tipo de relé tiene ciertas ventajas y desventajas. Los diseños electromecánicos han estado funcionando de manera confiable durante muchas décadas y han demostrado su eficacia. No requieren fuente de alimentación externa y los modelos electrónicos dependen completamente de ella.

Ahora se acepta generalmente que la medida más eficaz de protección contra descargas eléctricas en instalaciones eléctricas de hasta 1000 V es un dispositivo de corriente residual (RCD) para la corriente de fuga.

Sin oponerse a la importancia de esta medida de protección, la mayoría de los expertos han estado discutiendo durante muchos años sobre los valores de los principales parámetros del RCD: corriente de instalación, tiempo de respuesta y confiabilidad Esto se explica por el hecho de que los parámetros del RCD son estrechos en relación con su precio y condiciones de trabajo.

De hecho, cuanto menor sea la corriente de ajuste y menor el tiempo de respuesta, mayor será la fiabilidad del RCD, más caro será su precio.

Además, cuanto menor sea la corriente de ajuste y menor el tiempo de funcionamiento del RCD, más estrictos serán los requisitos para el aislamiento del área protegida, ya que incluso un ligero deterioro en las condiciones de funcionamiento puede provocar frecuentes, y en algunos casos y prolongados, falsas paradas de la instalación eléctrica, que imposibilitan el normal funcionamiento.

Por otro lado, cuanto mayor sea la corriente de ajuste del RCD y mayor sea el tiempo de respuesta, peores serán sus propiedades protectoras.

Diseño RCD

El diseño de un RCD monofásico se muestra en la foto a continuación.

En él, el voltaje se aplica a los terminales de entrada y un circuito controlado se conecta a los terminales de salida.

El dispositivo de corriente residual trifásico se hace de la misma manera, pero en él se observan las corrientes de todas las fases.

La figura que se muestra muestra un RCD de cuatro hilos, aunque un diseño de tres hilos está disponible comercialmente.

Cómo comprobar el RCD

La verificación funcional está integrada en cada patrón de diseño. Para esto, se utiliza el bloque «Tester», que es un botón de resorte de contacto abierto para autoajuste y una resistencia limitadora de corriente R. Su valor se elige para crear una corriente mínima suficiente que simule artificialmente una fuga.

Cuando se presiona el botón «Test», el RCD asociado a la operación debe estar apagado. Si esto no sucede, debe rechazarse, revisarse en busca de daños y repararse o reemplazarse con capacidad de servicio. Probar el dispositivo de corriente residual (RCD) mensualmente aumenta la confiabilidad de su operación.

Por cierto, la capacidad de servicio de las estructuras electromecánicas y electrónicas individuales es fácil de verificar en una tienda antes de la compra. Para ello es suficiente, cuando el relé está encendido, suministrar brevemente una corriente en el circuito de fase o neutro de la batería con cualquier polaridad de la conexión según las opciones 1 y 2.

Un RCD en funcionamiento con un relé electromecánico funcionará y, en la gran mayoría de los casos, los productos electrónicos no se pueden verificar. Necesitan energía para que la lógica funcione.

Cómo conectar un RCD a una carga

Los dispositivos de corriente residual están destinados para su uso en circuitos de suministro que utilizan el sistema TN-S o TN-C-S con la conexión del bus PE neutro de protección en el cableado, al que están conectadas las carcasas de todos los dispositivos eléctricos.

En esta situación, si se rompe el aislamiento, el potencial que surge en el cuerpo pasa inmediatamente a través del conductor PE a tierra y el comparador calcula la falla.

En el modo de alimentación normal, el RCD no desconecta la carga, por lo que todos los aparatos eléctricos funcionan de manera óptima. La corriente de cada fase induce en el circuito magnético del transformador su propio flujo magnético F. Como son de igual magnitud pero de dirección opuesta, se anulan entre sí. No hay flujo magnético común y no puede inducir un EMF en la bobina del relé.

En caso de fuga, el potencial peligroso fluye a tierra a través del bus PE. En la bobina del relé, se induce una FEM por el desequilibrio resultante de los flujos magnéticos (corrientes en fase y neutro).

El dispositivo de corriente residual calcula inmediatamente la falla de esta manera y en una fracción de segundo desconecta el circuito con contactos de potencia.

Características de un RCD con relé electromecánico

En algunos casos, usar la energía mecánica del resorte cargado puede ser más ventajoso que usar un bloque especial para alimentar el circuito lógico. Considere esto con un ejemplo cuando se interrumpe el cero de la red de suministro y se produce la fase.

En tal situación, los relés electrónicos estáticos no recibirán energía y, por lo tanto, no podrán operar. Al mismo tiempo, en esta situación, un sistema trifásico tiene un desequilibrio de fase y un aumento de voltaje.

Si ocurre una falla de aislamiento en una ubicación debilitada, el potencial aparecerá en la carcasa y saldrá a través del conductor PE.

En los RCD con relé para protección electromecánica, funcionan normalmente con la energía del resorte cargado.

Cómo funciona un RCD en un circuito de dos hilos

Las ventajas indiscutibles de la protección contra corrientes de fuga en equipos eléctricos fabricados de acuerdo con el sistema TN-S mediante el uso de RCD han llevado a su popularidad y al deseo de los propietarios de apartamentos individuales de instalar RCD en dos cables que no están equipados con un conductor PE.

En esta situación, la carcasa del aparato eléctrico está aislada del suelo, no comunica con él. Si ocurre una falla de aislamiento, el potencial de fase aparece en el gabinete en lugar de drenarse de él. Una persona que está en contacto con la tierra y toca accidentalmente el dispositivo se ve afectada por la corriente de fuga de la misma manera que en una situación sin RCD.

Sin embargo, en un circuito sin dispositivo de corriente residual, la corriente puede atravesar el cuerpo durante mucho tiempo. Cuando se instala un RCD, detectará una falla y cortará el voltaje durante la configuración en fracciones de segundo, reduciendo efecto dañino de la corriente y el grado de lesión eléctrica.

De esta forma, la protección facilita el rescate de una persona cuando se alimenta en edificios equipados con esquema TN-C.

Muchos artesanos del hogar intentan instalar un RCD por su cuenta en casas antiguas que están esperando reconstrucción para cambiar al sistema TN-C-S. Al mismo tiempo, en el mejor de los casos, realizan un bucle de tierra hecho a sí mismos o simplemente conectan las cajas de electrodomésticos a la red de agua, baterías de calefacción y piezas de hierro de los cimientos.

Estas conexiones pueden crear situaciones críticas cuando se producen fallos de funcionamiento y provocan daños graves. El trabajo de creación del bucle de tierra debe realizarse de forma eficiente y controlada mediante mediciones eléctricas. Por lo tanto, son llevados a cabo por especialistas capacitados.

Tipos de instalación

La mayoría de los RCD se fabrican en un diseño estacionario para el montaje de bus Din común en el tablero de distribución. Sin embargo, a la venta puede encontrar estructuras portátiles que están conectadas a una toma de corriente ordinaria, y el dispositivo protegido también se alimenta de ellas. Cuestan un poco más.