UZO — propósito, principio de construcción, elección
Los dispositivos de corriente residual (RCD) son uno de los dispositivos más populares utilizados tanto por empresas de construcción como por consumidores privados. Pero, ¿cómo asegurarse de la elección correcta? RCD? Espero que este artículo le facilite navegar por el mercado RCD saturado con diferentes modelos.
Dispositivo de corriente residual. Los basicos
Los dispositivos de corriente residual (RCD) o, en otras palabras, los dispositivos de protección diferencial, están diseñados para proteger a las personas de descargas eléctricas en caso de fallas eléctricas o en contacto con partes vivas de una instalación eléctrica, así como para prevenir incendios y fuegos. causadas por corrientes de fuga y fallas a tierra... Estas funciones no son inherentes a los interruptores automáticos convencionales que solo reaccionan ante sobrecargas o cortocircuito.
¿Cuál es la razón para buscar extintores de incendios para estos dispositivos?
Según las estadísticas, la causa de alrededor del 40% de todos los incendios que se producen es el "cierre de cables eléctricos".
En muchos casos, la frase general "cortocircuito en cables eléctricos" a menudo cubre fugas eléctricas que ocurren debido al envejecimiento o fallas en el aislamiento. En este caso, la corriente de fuga puede llegar a 500mA. Se descubrió experimentalmente que cuando fluye una corriente de fuga de tal fuerza (¿y cuánto es medio amperio? Ni la liberación térmica ni la electromagnética a una corriente de tal fuerza simplemente no responde, solo porque no están diseñados para esto) durante un máximo de media hora a través de aserrín húmedo, se encienden espontáneamente. (Y esto se aplica no solo al aserrín, sino a cualquier polvo en general).
¿Y cómo nos protegen a usted y a mí los RCD de las descargas eléctricas?
Si una persona toca una parte viva, fluirá una corriente a través de su cuerpo, cuyo valor es el coeficiente de división del voltaje de fase (220 V) por la suma de las resistencias de los cables, la conexión a tierra y el propio cuerpo humano: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). En este caso, se pueden despreciar las resistencias de puesta a tierra y cableado en comparación con la resistencia del cuerpo humano, esta última se puede tomar como igual a 1000 ohmios. Por tanto, el valor de corriente en cuestión será 0,22 A o 220 mA.
De la literatura normativa y de referencia sobre protección laboral y medidas de seguridad, se sabe que la corriente mínima, cuyo flujo ya siente el cuerpo humano, es de 5 mA. El siguiente valor estandarizado es la llamada corriente de liberación, igual a 10 mA. Cuando un flujo de tal fuerza atraviesa el cuerpo humano, se produce una contracción muscular espontánea. Una corriente eléctrica de 30 mA ya puede causar parálisis respiratoria.Los procesos irreversibles asociados con el sangrado y las arritmias cardíacas comienzan en el cuerpo humano después de que una corriente de 50 mA fluye a través del cuerpo. La salida letal es posible cuando se expone a una corriente de 100 mA. Es obvio que una persona ya debería estar protegida de una corriente igual a 10 mA.
Entonces, la respuesta oportuna de la automatización a una corriente de menos de 500 mA protege el objeto del fuego, y a una corriente de menos de 10 mA, protege a una persona de las consecuencias de tocar accidentalmente partes activas.
También se sabe que puede sostener con seguridad la parte conductora de corriente, que está bajo un voltaje de 220 V, durante 0,17 s. Si la parte activa se energiza a 380 V, el tiempo de toque seguro se reduce a 0,08 s.
El problema es que una corriente tan pequeña, e incluso durante un tiempo insignificante, no es capaz de reparar (y, por supuesto, apagar) los dispositivos de protección convencionales.
Por lo tanto, tal solución técnica nació como un núcleo ferromagnético con tres devanados: — "suministro de corriente", "conductor de corriente", "control". La corriente correspondiente al voltaje de fase aplicado a la carga y la corriente que fluye de la carga en el conductor neutro inducen flujos magnéticos de signos opuestos en el núcleo. Si no hay fugas en la carga y en la parte protegida del cableado, el flujo total será cero. De lo contrario (toque, falla de aislamiento, etc.), la suma de las dos corrientes se vuelve distinta de cero.
El flujo que surge en el núcleo induce una fuerza electromotriz en la bobina de control. Un relé está conectado a la bobina de control a través de un dispositivo de filtrado de precisión para cualquier interferencia. Bajo la influencia de la EMF que se produce en la bobina de control, el relé rompe los circuitos de fase y neutro.
En muchos países, el uso de RCD en instalaciones eléctricas está regulado por normas y estándares.Por ejemplo, en la Federación Rusa - adoptado en 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, etc. Según GOST R 50669-94, el RCD se instala sin problemas en la red de suministro de energía de edificios móviles de metal o con estructura de metal para el comercio ambulante y los servicios domésticos. En los últimos años, las administraciones de las grandes ciudades, de acuerdo con los estándares estatales y las recomendaciones de Glavgosenergonadzor, tomaron decisiones para equipar el stock de edificios residenciales y públicos con estos dispositivos (en Moscú - Orden del Gobierno de Moscú No. 868 -RP de fecha 20.05.94 .).
UZO son diferentes... Trifásicos y monofásicos...
Pero la división de RCD en subclases no acaba ahí...
Actualmente, hay 2 categorías radicalmente diferentes de RCD en el mercado ruso.
1. Electromecánico (independiente de la red)
2. Electrónico (depende de la red)
Consideremos el principio de acción de cada una de las categorías por separado:
RCD electromecánicos
Los fundadores de RCD son electromecánicos. Se basa en el principio de la mecánica de precisión, es decir, mirando dentro de un RCD de este tipo, no verá comparadores de amplificadores operacionales, lógica y similares.
Consta de varios componentes principales:
1) El llamado transformador de corriente de secuencia cero, su propósito es rastrear la corriente de fuga y transmitirla con un cierto Ktr al devanado secundario (I 2), I ut = I 2 * Ktr (fórmula muy idealizada, pero reflejando la esencia del proceso).
2) Un elemento magnetoeléctrico sensible (bloqueable, es decir, cuando se dispara sin intervención externa, no puede volver a su estado inicial, un bloqueo), desempeña el papel de un elemento de umbral.
3) Relé: proporciona disparo si el bloqueo está activado.
Este tipo de RCD requiere una mecánica muy precisa para el elemento magnetoeléctrico sensible.Actualmente, solo unas pocas empresas globales venden RCD electromecánicos. Su precio es mucho más alto que el precio de los RCD electrónicos.
¿Por qué los RCD electromecánicos se han generalizado en la mayoría de los países del mundo? Todo es muy simple: este tipo de RCD funcionará si se detecta una corriente de fuga en cualquier nivel de voltaje en la red.
¿Por qué es tan importante este factor (independientemente del nivel de tensión de red)?
Esto se debe al hecho de que cuando usamos un RCD electromecánico en funcionamiento (revisado), garantizamos el 100% del tiempo que el relé se disparará y la energía del consumidor se cortará en consecuencia.
En los RCD electrónicos, este parámetro también es grande, pero no es igual al 100% (como se mostrará a continuación, esto se debe al hecho de que a un cierto nivel de voltaje de la red, el circuito RCD electrónico no funcionará), y en cada uno de nuestros porcentajes hay una posible vida humana (ya sea una amenaza directa a la vida humana cuando toca los cables, o indirecta, en el caso de un incendio por quemar el aislamiento).
En la mayoría de los países llamados "desarrollados", los RCD electromecánicos son un estándar y un dispositivo obligatorio para su uso generalizado. En nuestro país, hay una transición gradual hacia el uso obligatorio de RCD, pero en la mayoría de los casos el usuario es no se proporciona información sobre el tipo de RCD, lo que conduce al uso de RCD electrónicos baratos.
RCD electrónicos
Cada mercado de la construcción está inundado con tales RCD. Los costos de los RCD electrónicos son en algunos lugares más bajos que los electromecánicos hasta 10 veces.
La desventaja de tales RCD, como ya se mencionó anteriormente, no es una garantía del 100%, si el RCD está en buenas condiciones, que se activará como resultado de la aparición de una corriente de fuga. La ventaja es el bajo costo y la disponibilidad.
En principio, el RCD electrónico se construye de la misma manera que el electromecánico (Fig. 1). La diferencia radica en el hecho de que el lugar del elemento magnetoeléctrico sensible lo ocupa un elemento comparativo (comparador, diodo zener). Para que tal esquema funcione, necesitará un rectificador, un filtro pequeño (probablemente incluso un KREN). Debido a que el transformador de corriente de secuencia cero es un paso hacia abajo (decenas de veces), también se necesita un circuito de amplificación de señal, que además de la señal útil también amplificará la interferencia (o la señal de desequilibrio presente en la corriente de fuga cero) ) . De lo anterior, es obvio que el momento en que se activa el relé en este tipo de RCD está determinado no solo por la corriente de fuga, sino también por la tensión de red.
Si no puede pagar un RCD electromecánico, vale la pena obtener un RCD electrónico porque funciona en la mayoría de los casos.
También hay casos en los que no tiene sentido comprar un costoso RCD electromecánico. Uno de estos casos es el uso de un estabilizador o sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) al alimentar un apartamento/casa. En este caso, no tiene sentido tomar un RCD electromecánico.
Observo de inmediato que estoy hablando de categorías de RCD, sus pros y sus contras, y no de modelos específicos. Puede comprar RCD de baja calidad de tipo electromecánico y electrónico. Al comprar, solicite un certificado de conformidad, porque muchos RCD electrónicos en nuestro mercado no están certificados.
Transformador de corriente de secuencia cero (TTNP)
Por lo general, este es un anillo de ferrita a través del cual (dentro) pasan los cables de fase y neutro, que desempeñan el papel del devanado primario. El devanado secundario se enrolla uniformemente en la superficie del anillo.
Perfecto:
Deje que la corriente de fuga sea cero.La corriente que fluye a través del conductor de fase crea campo magnético igual en magnitud al campo magnético creado por la corriente que fluye a través del cable neutro y de dirección opuesta. Por tanto, el flujo de acoplamiento total es cero y la corriente inducida en el devanado secundario es cero.
En el momento en que la corriente de fuga circula por los conductores (cero, fase), se produce un desequilibrio de corriente, como consecuencia de la aparición de un flujo procedente del acoplamiento y de la inducción de una corriente proporcional a la corriente de fuga al devanado secundario.
En la práctica, existe una corriente de desequilibrio que circula por el devanado secundario y está determinada por el transformador utilizado. El requisito para TTNP es el siguiente: la corriente de desequilibrio debe ser significativamente menor que la corriente de fuga reducida al devanado secundario.
Selección de RCD
Supongamos que ha decidido el tipo de RCD (electromecánico, electrónico). Pero, ¿qué elegir de la enorme lista de productos que se ofrecen?
Puede elegir un RCD con suficiente precisión utilizando dos parámetros:
Corriente nominal y corriente de fuga (corriente de ruptura).
La corriente nominal es la corriente máxima que fluirá a través del conductor de fase. Es fácil encontrar esta corriente sabiendo el consumo máximo de energía. Simplemente divida el consumo de energía en el peor de los casos (potencia máxima a cos mínimo (?)) por el voltaje de fase. No tiene sentido colocar un RCD para una corriente mayor que la corriente nominal de la máquina frente al RCD. Idealmente, con un margen, tomamos el RCD para una corriente nominal igual a la corriente nominal de la máquina.
A menudo se encuentran RCD con corrientes nominales de 10,16,25,40 (A).
La corriente de fuga (corriente de activación) suele ser de 10 mA si el RCD se instala en un apartamento/casa para proteger la vida humana, y de 100 a 300 mA en una empresa para evitar incendios si se queman los cables.
Hay otros parámetros RCD, pero son específicos y no interesantes para los usuarios comunes.
Salida
Este artículo cubre los conceptos básicos para comprender los principios de RCD, así como los métodos para construir diferentes tipos de dispositivos de corriente residual. Los RCD electromecánicos y electrónicos, por supuesto, tienen derecho a existir, porque tienen sus propias ventajas y desventajas.