Cómo elegir y conectar correctamente un RCD

El contenido del artículo

• El principio de funcionamiento del RCD.
• Tipos de RCD
• Por la naturaleza de la corriente de fuga
• Activando la tecnología
• Por velocidad de respuesta (retraso)
• Por el número de polos
• Corriente de fuga
• Corriente de funcionamiento
• Instalación y conexión de RCD
• Comprobación del RCD

En este artículo, consideraremos el propósito y el principio de funcionamiento de un RCD. Descubriremos en qué se diferencian los dispositivos de diferentes tipos, determinaremos en qué condiciones se utilizan. Hablemos por separado sobre la conexión de estos dispositivos de protección..

Un RCD es un dispositivo de conmutación (apagado) que, cuando la corriente diferencial (corriente de fuga) alcanza y supera el valor establecido, abre los contactos y desconecta la red o su sección de la fuente de alimentación. Este producto tiene varios nombres: «disyuntor de corriente residual», «disyuntor de corriente residual», «disyuntor de protección». De una forma u otra, cientos de millones de RCD utilizados en el mundo realizan dos tareas: protegen a una persona de descargas eléctricas durante el contacto directo e indirecto y evitan que un incendio encienda el cableado. En muchos países desarrollados, el uso de interruptores diferenciales es obligatorio.

Los dispositivos de corriente residual están diseñados para neutralizar corrientes en caso de todo tipo de daños en las instalaciones eléctricas. A pesar de que esto es solo una parte de las medidas integrales, en algunos casos el RCD sigue siendo el único medio de protección, por ejemplo, cuando: baja el nivel de aislamiento, rompe el conductor de protección neutral o en valores bajos de la corriente de falla. Por lo tanto, los fusibles (disyuntores) rompen el circuito a valores de corriente (cortocircuitos o sobrecorrientes) que son varias veces más altos que el umbral crítico para una persona, en el que se produce un mal funcionamiento del músculo cardíaco, mientras que los RCD se activan en milisegundos y reaccionan incluso a la corriente más pequeña..

Puede ser fatal tocar los elementos vivos en el cuadro eléctrico o las carcasas de dispositivos eléctricos que están energizados, por ejemplo, si el aislamiento está dañado, siempre existe el riesgo de dañar las cubiertas de los cables de cableado ocultos con una herramienta. Una persona ya siente una corriente de 5 mA, a 10 mA, los músculos se contraen y se establece el umbral de «no soltar», 30 mA causa insuficiencia respiratoria, 50 mA causa arritmias cardíacas, 100 mA: es posible un resultado letal. Es por eso que, de acuerdo con los estándares de EE. UU., Un RCD diseñado para proteger a las personas debe operar con corrientes de 4-5 mA, en Europa, 10 mA. En Rusia, no existen estándares estrictos: los dispositivos de corriente residual, de acuerdo con los requisitos estatales, deben usarse en estructuras metálicas o edificios con un marco de metal. Sin embargo, tras la publicación de la séptima edición del PUE, la actitud hacia los RCD en nuestro país cambió drásticamente para mejor.

Cabe señalar que el dispositivo de corriente residual no puede reemplazar los disyuntores que protegen el cableado, ya que «no nota» fallas de funcionamiento que no estén acompañadas de corrientes de fuga, por ejemplo, en caso de un cortocircuito entre la línea y el neutro..

El principio de funcionamiento del RCD.

El funcionamiento de cualquier RCD se basa en la monitorización del equilibrio de corrientes entre los conductores que incluye. Las posibles diferencias de corriente se detectan y comparan con los valores especificados. La violación del equilibrio es una indicación de la actuación de la parte ejecutiva (interruptor).

La unidad principal de «seguimiento» del RCD es un transformador diferencial con tres devanados del núcleo ferromagnético: entrada, salida y control. La corriente que fluye a través del dispositivo (desde el conductor de fase que va a la fuente de alimentación del consumidor hasta el conductor neutro que proviene del consumidor) excita flujos magnéticos con polos opuestos en los devanados. Si los electrodomésticos, los accesorios de cableado están en buen estado de funcionamiento, el cableado en el área protegida no está dañado y no hay fugas a tierra, entonces la suma de las corrientes es cero. Si, por ejemplo, una persona de pie sobre un piso húmedo toca un cable desnudo, entonces parte de la corriente pasará por su cuerpo hasta el suelo, la suma de los flujos en el dispositivo será mayor que cero (la corriente fluye hacia el RCD más de lo que lo deja). La aparición de una suma positiva de corrientes significa que la corriente también pasa por el RCD, es decir, hay una fuga, daño en el circuito. En este caso, se altera el equilibrio en el devanado de control del transformador, surge una fuerza que se transmite al relé EMF, rompiendo el contacto entre la línea y el neutro. La fuerza electromotriz puede ser detectada por el rastreador, que se convierte en una señal para apagar el solenoide (actuador de potencia) que sostiene los contactos – el circuito está abierto.

Tipos de RCD

Los dispositivos de corriente residual (RCD) pueden diferir en muchas características, desde la forma en que se instalan hasta su propósito general. La clasificación incluye cientos de tipos de RCD con características propias. Proponemos considerar los principales para elegir el dispositivo adecuado que funcionará correctamente en determinadas condiciones..

Por la naturaleza de la corriente de fuga

De acuerdo con este criterio, los RCD se dividen en dispositivos de los tipos CA, A y B. Los dispositivos de CA rompen el circuito en caso de fugas de CA si aumentan repentina o suavemente. Estos RCD son económicos, son los más comunes y se consideran aceptables para la mayoría de las condiciones de funcionamiento..

Los RCD de tipo A se activan no solo por la corriente alterna, sino también por la corriente continua pulsante, que aumenta repentinamente o aumenta suavemente. Dichos dispositivos son más preferibles para locales residenciales, ya que algunos electrodomésticos son precisamente la fuente de una corriente pulsante constante, por ejemplo, computadoras, atenuadores, televisores, algunas lavadoras (todas con fuentes de alimentación semiconductoras). Por cierto, las instrucciones para algunos de estos consumidores indican que deben conectarse solo a través de un RCD de tipo A. Estos dispositivos de protección son significativamente más costosos que los de clase AC.

El tipo B se utiliza para corriente continua, alterna y rectificada, principalmente estos RCD se utilizan en instalaciones industriales.

Activando la tecnología

Dependiendo del principio por el cual se rompe el circuito, se distingue un RCD:

• electrónico
• electromecánico

Los dispositivos de protección diferencial electromecánicos no necesitan una fuente de alimentación completa de la red. Solo se activan mediante una corriente de fuga que impulsa un actuador mecánico de alta precisión. Estos dispositivos son relativamente caros, pocos fabricantes los producen, pero se consideran los más confiables, ya que funcionan en todas las condiciones y no dependen de los parámetros de potencia..

Los RCD electrónicos son varias veces más baratos que los electromecánicos, por lo que constituyen la mayor parte de nuestro mercado. Para el funcionamiento de estos dispositivos se necesita alimentación externa, que «reactiva» su electrónica con un amplificador. El principal problema es que con las caídas de voltaje en la red, la eficiencia del RCD electrónico (hay una dependencia del momento de disparo) se reduce notablemente. Además, siempre existe el peligro de que se produzca un contacto directo o indirecto con un elemento energizado (cable, terminal o carcasa del dispositivo) cuando el conductor neutro esté dañado y, en consecuencia, el RCD no se energizará y no funcionará. Los RCD electrónicos no protegen de todos los riesgos, sino de la mayoría, por lo que si necesita ahorrar dinero, esta también es una buena opción. También tiene sentido no gastar dinero en un dispositivo electromecánico si la red interna incluye una fuente de alimentación ininterrumpida o un estabilizador de voltaje..

Por velocidad de respuesta (retraso)

La letra S denota RCD, que funcionan con un retardo establecido de hasta 0,5 segundos – «selectivo». Este tipo de dispositivo le permite crear sistemas de protección en «cascada» de varios niveles con varios circuitos protegidos. Cada sección de emergencia de la red, dependiendo de las tareas y la implementación del esquema, se desconectará por separado, mientras que se mantendrá el suministro de energía general a la habitación. Los RCD con índice G también tienen un retraso, pero es mucho menor.

1 – cable de entrada; 2 – máquina introductoria; 3 – contador; 4 – RCD tipo S; 5 – máquinas; 6 – bus cero; 7 y 8 – RCD tipo AC; 9 – cableado eléctrico de tres núcleos; 10 – bus de puesta a tierra

Los RCD selectivos generalmente se instalan en la parte superior de la cascada, por lo tanto, en caso de fugas, los dispositivos no selectivos se activan primero, sin desenergizar todos los circuitos que están protegidos..

Los RCD no selectivos modernos de alta calidad funcionan en menos de 0,1 segundos.

Por el número de polos

Para una red trifásica, se utilizan RCD de cuatro polos. Protegen varias redes monofásicas, o consumidores trifásicos separados (motor eléctrico, placa de cocción …). En conjunto con este tipo de RCD, debería funcionar un dispositivo automático de cuatro polos.

Para una red monofásica de locales residenciales, generalmente se usan dispositivos con dos polos (línea y neutro).

Corriente de fuga

La corriente de fuga (corriente residual nominal o “punto de ajuste”) en condiciones de funcionamiento específicas es uno de los principales parámetros que caracterizan las características funcionales de un RCD. La barrera límite para la clasificación es una corriente de 30 mA. Se considera que los RCD que funcionan en puntos de fuga inferiores protegen a una persona de una descarga eléctrica. Los dispositivos, cuya corriente de funcionamiento es superior a 30 mA, se consideran contra incendios, ya que se les puede conectar una carga bastante grande, pero las corrientes diferenciales que permiten son peligrosas para los humanos. A veces, los RCD de 30 mA se consideran universales, son los más comunes.

Los RCD a prueba de fuego son la primera etapa de protección ubicada en el cuadro de distribución, generalmente se instalan en toda la red interna, pero también se pueden usar para proteger a consumidores individuales de servicio pesado y peligrosos de la ignición (por ejemplo, un calentador de ventilador de bobina abierta). La corriente de fuga de los RCD de extinción de incendios generalmente se toma a 100-300 mA, a veces los dispositivos de 500 mA también se utilizan como dispositivos de extinción de incendios. Los RCD con una corriente menor no pueden operar normalmente en estas posiciones, ya que ocurren falsas alarmas por exceder las cargas permitidas..

Los RCD con una corriente de fuga de 10 mA se suelen utilizar en la segunda o tercera etapa de protección, se utilizan ya sea para conectar elementos de iluminación, o para aparatos eléctricos individuales que se encuentran en zonas peligrosas, por ejemplo, en un baño, ducha, piscina … Sin embargo, una caldera o lavadora el poder a través de ellos, muy probablemente, no tendrá éxito, ya que la carga de trabajo se limitará a 1,8 kilovatios.

Tenga en cuenta que la clasificación de corriente solo muestra el límite de disparo inferior, por lo que un RCD de 30 mA no desconectará el circuito con una fuga de 25 mA, sino que se disparará a cualquier corriente que supere el umbral de 30 mA..

¿Con qué corriente de fuga es necesario aplicar un RCD en un caso particular? Primero se determina la corriente de fuga del circuito o dispositivo, esto se puede hacer por medición o según la normativa vigente. Según SP 31-110-2003, la corriente de fuga del dispositivo se toma igual a 0,4 mA por cada 1 A de su potencia. Esto también agrega 10 μA por cada metro de conductor de fase. Por ejemplo, para un aparato eléctrico con una potencia de 16 A, alimentado por un cable de veinte metros, la corriente de fuga esperada debe tomarse igual a 4.2 mA. Ahora puede recoger un RCD, pero esto se hace para que la corriente de fuga del dispositivo no sea más del 33% de la corriente de funcionamiento del dispositivo de corriente residual. En nuestro caso, esto es 12,6 mA. Un dispositivo de 10 amperios ya no es adecuado, lo que significa que es necesario suministrar un RCD con una corriente de activación de 16 mA.

Corriente de funcionamiento

La corriente de funcionamiento del RCD (o la carga máxima permitida) determina cuánto y qué consumidores de energía se pueden alimentar a través de este dispositivo. Esta característica muestra la corriente que puede atravesar el RCD durante mucho tiempo sin destruirlo..

El cálculo del RCD requerido se realiza a partir de las características de los consumidores conectados a él. En las redes eléctricas residenciales, a menudo se utilizan RCD de baja potencia con una corriente de funcionamiento de 10 A. Los dispositivos de protección diferencial con una carga admisible de 16–32 A se consideran de potencia media. Los dispositivos de 40 A y más se denominan potentes.

Cabe destacar que en la práctica existe una clara relación entre la corriente de parada y la corriente de funcionamiento. Los fabricantes producen RCD, en los que cuanto más alto es un indicador, más alto es el otro..

No es difícil calcular la corriente de operación requerida del RCD, en cualquier caso, debe ser igual o superior a la potencia nominal del disyuntor del circuito protegido..

Si es posible, la regulación de la corriente de fuga nominal del RCD son:

• desregulado
• ajustable (ajuste continuo, ajuste por pasos)

Por la presencia de protección contra cortocircuitos, hay un RCD:

• con protección contra sobrecorriente (disyuntores diferenciales)
• con protección contra sobrecalentamiento
• sin protección contra sobrecorriente

Según el método de instalación, el RCD se divide en:

• estacionario en forma de máquina automática, que se monta en un riel en un panel de montaje;
• portátil: montado en un cable de extensión o en una rotura del cable de alimentación;
• RCD en salida (ampliamente utilizado en EE. UU.).

Instalación y conexión de RCD

Además, hablaremos solo de los dispositivos de protección que están instalados en el escudo, ya que en nuestro país se utilizan de manera más activa..

En la red doméstica, se suelen utilizar RCD de dos polos, que ocupan dos lugares (36 mm) en el carril DIN. Por lo general, se encuentran cerca de las líneas de los circuitos protegidos, con la excepción de los dispositivos contra incendios con una corriente de corte de 100-500 A, que se instalan cerca de la máquina de entrada. Los RCD también pueden ubicarse en ASU grupales de edificios de apartamentos y paneles de piso de una casa privada.

Si el cableado está dividido en grupos, se recomienda instalar un RCD en la entrada y varios dispositivos a diferentes grupos, mientras se asegura su selectividad: desconexión en cascada. Para hacer esto, se instala un RCD con una clasificación de corriente de disparo más baja o una velocidad de disparo más alta en cada nivel siguiente a continuación.

Un RCD se conecta de acuerdo con un esquema de protección de corriente de fuga desarrollado previamente. El sistema de protección está diseñado en función de las funciones que realiza el dispositivo y las características específicas de la red. A continuación se muestra un circuito simple para conectar un RCD a una instalación eléctrica con conexión a tierra, se puede usar para proteger circuitos individuales en sistemas en cascada de varios niveles:

1 – cable de entrada; 2 – máquina introductoria; 3 – contador; 4 – RCD; 5 – máquinas; 6 – bus cero; 7 – cableado eléctrico de tres núcleos; 8 – bus de puesta a tierra; 9 – cable de tierra

Como ves, no hay nada complicado, llamemos tu atención sobre algunos puntos:

1. Para el correcto funcionamiento del RCD, en los circuitos protegidos no debe haber contacto del conductor neutro de trabajo con los elementos puestos a tierra o el conductor PE protector. Para cada uno de ellos, se usa su propio bus en el escudo (GOST R 50571.3-94).
2. El conductor de tierra «no participa» en la conexión del RCD.
3. La fuente de alimentación para el RCD está conectada a los terminales superiores. Los conectores para la entrada de fase en el RCD generalmente se designan «1», para la salida – «2».
4. El neutro de la fuente de alimentación (cero, cable con aislamiento azul) debe conectarse al conector marcado con «N». Esta regla debe observarse para los RCD de cualquier marca, clasificación y propósito..
5. ¡El punto más importante! La corriente de operación nominal del RCD debe ser igual o mayor que la corriente de operación de los disyuntores. Solo entonces las máquinas podrán proteger los costosos RCD de la sobrecarga..
6. Se debe comprobar el funcionamiento del RCD instalado.

Comprobación del RCD

Después de cambiar todos los circuitos, se debe alimentar la red interna de la casa. Si los disyuntores o RCD no se han disparado, entonces no hay cortocircuito y el conductor neutro no hace contacto con tierra..

A continuación, presione el botón «TEST» o «T» ubicado en el panel frontal del dispositivo. Por lo tanto, simulamos a la fuerza la aparición de una corriente de fuga. Un RCD en servicio debería funcionar instantáneamente y desenergizar el área protegida. Si esto no sucede, en caso de emergencia, el dispositivo no ayudará a hacer frente al problema..

La última etapa de la verificación puede considerarse el suministro de una carga al RCD. Es necesario encender uno por uno todos los dispositivos que funcionarán en un circuito en particular y la red en su conjunto. En caso de posibles fallos de funcionamiento, es necesario realizar cambios en el circuito de protección o cambiar las clasificaciones de los dispositivos de corriente residual.

Los RCD no son la única forma de proteger a una persona de descargas eléctricas y sobrecargas de la red, que pueden provocar un incendio. Pero a menudo son estos dispositivos los que salvan vidas y garantizan la seguridad de la propiedad de los ciudadanos..