Como escolher e conectar corretamente um RCD

Neste artigo, consideraremos o propósito e o princípio de operação de um RCD. Vamos descobrir como os dispositivos de diferentes tipos diferem, vamos determinar em que condições eles são usados. Vamos falar separadamente sobre como conectar esses dispositivos de proteção..

Um RCD é um dispositivo de chaveamento (desligamento) que, quando a corrente diferencial (corrente de fuga) atinge e ultrapassa o valor definido, abre os contatos e desconecta a rede ou sua seção da fonte de alimentação. Este produto tem vários nomes: “disjuntor de corrente residual”, “disjuntor de corrente residual”, “disjuntor de proteção”. De uma forma ou de outra, mas centenas de milhões de RCDs usados ​​no mundo realizam duas tarefas – eles protegem uma pessoa de choque elétrico com contato direto e indireto e evitam que um incêndio acenda a fiação. Em muitos países desenvolvidos, o uso de interruptores diferenciais é obrigatório.

Dispositivos de corrente residual são projetados para neutralizar correntes em caso de todos os tipos de danos às instalações elétricas. Apesar de se tratar apenas de uma parte de medidas complexas, em alguns casos o RCD continua a ser o único meio de proteção, por exemplo, quando: rebaixar o nível de isolamento, interromper o condutor de proteção do neutro ou em valores baixos da corrente de falha. Assim, os fusíveis (disjuntores) interrompem o circuito em valores de corrente (curtos-circuitos ou sobrecorrentes) que são várias vezes maiores do que o limite crítico para uma pessoa, no qual ocorre um mau funcionamento do músculo cardíaco, enquanto os RCDs são acionados em milissegundos e reagem até mesmo à menor corrente.

Pode ser fatal tocar os elementos energizados no quadro elétrico ou nos invólucros de aparelhos elétricos que são energizados, por exemplo, se o isolamento estiver danificado, há sempre o risco de danificar as bainhas dos cabos de fiação ocultos com uma ferramenta. Uma corrente de 5 mA já é sentida por uma pessoa, a 10 mA, os músculos se contraem e o limiar de “não soltar” se estabelece, 30 mA causa insuficiência respiratória, 50 mA causa arritmias cardíacas, 100 mA – morte é possível. É por isso que, de acordo com os padrões dos EUA, um RCD projetado para proteger as pessoas deve operar em correntes de 4-5 mA, na Europa – 10 mA. Na Rússia, não há padrões rígidos – os dispositivos de corrente residual, de acordo com os requisitos do estado, devem ser usados ​​em estruturas metálicas ou edifícios com uma estrutura metálica. No entanto, após a publicação da sétima edição do PUE, a atitude em relação aos RCDs em nosso país mudou radicalmente para melhor.

Ressalta-se que o dispositivo de corrente residual não pode substituir disjuntores que protegem a fiação, pois “não percebe” avarias que não sejam acompanhadas de correntes de fuga, por exemplo, em caso de curto-circuito entre a linha e o neutro.

O princípio de funcionamento do RCD

A operação de qualquer RCD é baseada no monitoramento do equilíbrio das correntes entre os condutores que ele inclui. Possíveis diferenças de corrente são detectadas e comparadas com os valores ajustados. A violação do equilíbrio é uma indicação para o acionamento da parte executiva (disjuntor).

A principal unidade de “rastreamento” do RCD é um transformador diferencial com três enrolamentos do núcleo ferromagnético: entrada, saída e controle. A corrente que flui através do dispositivo (do condutor de fase que vai para a fonte de alimentação do consumidor para o condutor neutro que vem do consumidor) excita fluxos magnéticos com pólos opostos nos enrolamentos. Se os eletrodomésticos e os acessórios de fiação estiverem em boas condições de funcionamento, se a fiação na área protegida não estiver danificada e não houver vazamentos para o terra, a soma das correntes é zero. Se, por exemplo, uma pessoa de pé em um piso molhado tocar um fio desencapado, parte da corrente passará por seu corpo para o solo, a soma dos fluxos no dispositivo será maior do que zero (a corrente flui para o RCD mais do que sai). O surgimento de uma soma positiva das correntes significa que a corrente também passa pelo RCD, ou seja, há um vazamento, dano no circuito. Neste caso, o equilíbrio no enrolamento de controle do transformador é perturbado, surge uma força que é transmitida ao relé EMF, interrompendo o contato entre a linha e o neutro. A força eletromotriz pode ser detectada pelo rastreador, que se torna um sinal para desabilitar o solenóide (atuador de potência) segurando os contatos – o circuito é aberto.

Tipos RCD

Dispositivos de corrente residual (RCDs) podem diferir em muitas características, desde a forma como são instalados até sua finalidade geral. A classificação inclui centenas de tipos de RCDs com características próprias. Propomos considerar os principais para escolher o dispositivo certo que funcionará corretamente em certas condições..

Pela natureza da corrente de fuga

De acordo com este critério, os RCDs são divididos em dispositivos dos tipos CA, A e B. Dispositivos CA interrompem o circuito com vazamentos CA se eles crescerem repentinamente ou suavemente. Esses RCDs são baratos, são os mais comuns e são considerados aceitáveis ​​para a maioria das condições operacionais..

Os RCDs do tipo A são acionados não apenas por corrente alternada, mas também por corrente contínua pulsante, que aumenta repentinamente ou aumenta suavemente. Esses dispositivos são mais preferíveis para instalações residenciais, uma vez que alguns eletrodomésticos são precisamente a fonte de uma corrente pulsante constante, por exemplo, computadores, dimmers, televisores, algumas máquinas de lavar (todos com fontes de alimentação de semicondutores). A propósito, as instruções para alguns desses consumidores indicam que eles devem ser conectados apenas através de um RCD do tipo A. Esses dispositivos de proteção são significativamente mais caros do que a classe AC.

O tipo B é usado para corrente contínua, alternada e retificada, principalmente esses RCDs são usados ​​em instalações industriais.

Acionando tecnologia

Dependendo do princípio pelo qual o circuito é interrompido, um RCD é distinguido:

• eletrônico
• eletromecânico

Os dispositivos de proteção diferencial eletromecânica não precisam de uma alimentação completa da rede elétrica. Eles são acionados apenas por uma corrente de fuga que aciona um atuador mecânico de alta precisão. Esses dispositivos são relativamente caros, poucos fabricantes os produzem, mas são considerados os mais confiáveis, pois funcionam em todas as condições e não dependem de parâmetros de potência..

Os RCDs eletrônicos são várias vezes mais baratos do que os eletromecânicos, portanto, eles representam a maior parte do nosso mercado. Para que esses dispositivos funcionem, é necessária uma alimentação externa, que “revive” sua eletrônica com um amplificador. O principal problema é que com quedas de tensão na rede, a eficiência do RCD eletrônico (há uma dependência do momento de disparo) fica sensivelmente reduzida. Além disso, sempre existe o perigo de que o contato direto ou indireto com um elemento energizado (fio, terminal ou caixa do dispositivo) ocorra quando o condutor neutro for danificado e, portanto, o RCD não será energizado e não funcionará. Os RCDs eletrônicos não protegem de todos os riscos, mas da maioria, portanto, se você precisa economizar dinheiro, essa também é uma boa opção. Também faz sentido não gastar dinheiro com um dispositivo eletromecânico se a rede interna incluir uma fonte de alimentação ininterrupta ou estabilizador de tensão.

Por velocidade de resposta (atraso)

A letra S denota RCDs, que operam com um atraso definido de até 0,5 segundos – “seletivo”. Este tipo de dispositivo permite criar sistemas de proteção em “cascata” de vários níveis com vários circuitos protegidos. Cada seção de emergência da rede, dependendo das tarefas e da implementação do esquema, será desconectada separadamente, enquanto o fornecimento de energia geral para a sala permanecerá. RCDs com índice G também têm um atraso, mas é muito menor.

1 – cabo de entrada; 2 – máquina introdutória; 3 – contador; 4 – RCD tipo S; 5 – máquinas; 6 – barramento zero; 7 e 8 – RCD tipo AC; 9 – fiação elétrica de três núcleos; 10 – barramento de aterramento

Os RCDs seletivos são geralmente instalados no topo da cascata, portanto, em caso de vazamentos, os dispositivos não seletivos operam primeiro, sem desenergizar todos os circuitos que estão protegidos.

RCDs não seletivos modernos de alta qualidade operam em menos de 0,1 segundos.

Pelo número de pólos

Para uma rede trifásica, RCDs com quatro pólos são usados. Eles protegem várias redes monofásicas, ou consumidores trifásicos separados (motor elétrico, fogão …). Em conjunto com este tipo de RCD, um dispositivo automático de quatro pólos deve funcionar.

Para uma rede monofásica de instalações residenciais, geralmente são usados ​​dispositivos com dois pólos (linha e neutro).

Corrente de fuga

A corrente de fuga (corrente residual nominal ou “setpoint”) nas condições operacionais especificadas é um dos principais parâmetros que caracterizam as características funcionais do dispositivo de corrente residual. A barreira limite para classificação é uma corrente de 30 mA. Os RCDs que operam em pontos de fuga mais baixos são considerados como protegendo uma pessoa de choques elétricos. Dispositivos cuja corrente operacional seja superior a 30 mA são considerados bombeiros, uma vez que uma carga bastante grande pode ser conectada a eles, mas as correntes diferenciais que eles permitem são perigosas para os humanos. Às vezes, 30 mA RCDs são considerados universais, eles são mais comuns.

Os RCDs à prova de fogo são o primeiro estágio de proteção localizado no quadro de distribuição, eles geralmente são instalados em toda a rede interna, mas também podem ser usados ​​para proteger os consumidores individuais pesados ​​e perigosos da ignição (por exemplo, um aquecedor com ventilador com uma espiral aberta). A corrente de fuga dos RCDs de combate a incêndio é normalmente medida em 100-300 mA; às vezes, dispositivos de 500 mA também são usados ​​como dispositivos de combate a incêndio. RCDs com corrente mais baixa não podem funcionar normalmente nessas posições, uma vez que falsos disparos ocorrem devido ao excesso de cargas permitidas.

RCDs com uma corrente de fuga de 10 mA são normalmente usados ​​no segundo ou terceiro estágio de proteção, eles são usados ​​para conectar elementos de iluminação ou para aparelhos elétricos individuais que estão localizados em áreas perigosas, por exemplo, em um banheiro, chuveiro, piscina … No entanto, uma caldeira ou máquina de lavar provavelmente, não será possível alimentá-los, uma vez que a carga de trabalho será limitada a 1,8 quilowatts.

Observe que a classificação de corrente mostra apenas o limite inferior de desarme, então um RCD de 30 mA não desconectará o circuito com um vazamento de 25 mA, mas desarmará em quaisquer correntes que excedam o limite de 30 mA.

Com que corrente de fuga é necessário aplicar um RCD em um caso particular? Em primeiro lugar, é determinada a corrente de fuga do circuito ou dispositivo, isso pode ser feito por medição ou de acordo com os regulamentos atuais. De acordo com a SP 31-110-2003, a corrente de fuga do dispositivo é considerada igual a 0,4 mA para cada 1 A de sua potência. Isso também adiciona 10 μA para cada medidor de condutor de fase. Por exemplo, para um aparelho elétrico com uma potência de 16 A, alimentado por um fio de 20 metros, a corrente de fuga esperada deve ser considerada igual a 4,2 mA. Agora você pode pegar um RCD, mas isso é feito de forma que a corrente de fuga do dispositivo não seja mais do que 33% da corrente de disparo do dispositivo de corrente residual. Em nosso caso, isso é 12,6 mA. Um dispositivo de 10 amperes não é mais adequado, o que significa que é necessário fornecer um RCD com uma corrente de disparo de 16 mA.

Corrente operacional

A corrente de operação do RCD (ou a carga máxima permitida) determina quanto e com que potência os consumidores podem ser alimentados por este dispositivo. Esta característica mostra a corrente que pode passar pelo RCD por muito tempo sem destruí-lo..

O cálculo do RCD necessário é feito a partir das características dos consumidores a ele conectados. Em redes de energia residenciais, são frequentemente usados ​​RCDs de baixa potência com uma corrente operacional de 10 A. Dispositivos de proteção diferencial com uma carga permitida de 16–32 A são considerados de potência média. Dispositivos para 40 A e mais são chamados de poderosos.

Vale ressaltar que na prática existe uma relação clara entre a corrente de desligamento e a corrente de operação. Os fabricantes produzem RCDs, nos quais quanto maior um indicador, maior o outro..

Não é difícil calcular a corrente de operação necessária do RCD, em qualquer caso, deve ser igual ou superior à potência nominal do disjuntor do circuito protegido.

Se possível, a regulação da corrente de fuga nominal do RCD são:

• desregulado
• ajustável (ajuste contínuo, ajuste de etapas)

Pela presença de proteção contra curto-circuito, existe um RCD:

• com proteção de sobrecorrente (disjuntores diferenciais)
• com proteção contra superaquecimento
• sem proteção de sobrecorrente

De acordo com o método de instalação, o RCD é dividido em:

• estacionários na forma de uma máquina automática, que são montados em um trilho em um painel de montagem;
• portátil – montado em um cabo de extensão ou em uma ruptura no cabo de alimentação;
• RCD na tomada (amplamente utilizado nos EUA).

Instalação e conexão de RCD

Além disso, falaremos apenas sobre os dispositivos de proteção que estão instalados na blindagem, uma vez que em nosso país eles são usados ​​de forma mais ativa.

Na rede doméstica, normalmente são usados ​​RCDs de dois pólos, que ocupam dois lugares (36 mm) no trilho DIN. Eles geralmente estão localizados próximos às linhas de circuitos protegidos, com exceção dos dispositivos de combate a incêndio com corrente de desligamento de 100-500 A, que são instalados próximos à máquina de entrada. Os RCDs também podem estar localizados em ASUs de grupo de prédios de apartamentos e painéis de piso de uma casa particular.

Se a fiação for dividida em grupos, recomenda-se instalar um RCD na entrada e vários dispositivos em grupos distintos, garantindo sua seletividade – desconexão em cascata. Para fazer isso, um RCD com uma classificação de corrente de desarme inferior ou uma velocidade de desarme mais alta é instalado em cada próximo nível abaixo.

Um RCD é conectado de acordo com um esquema de proteção contra corrente de fuga pré-desenvolvido. O sistema de proteção é projetado em função das funções desempenhadas pelo dispositivo e das características específicas da rede. Abaixo está um diagrama simples para conectar um RCD a uma instalação elétrica com aterramento, ele pode ser usado para proteger circuitos individuais em sistemas em cascata de várias camadas:

1 – cabo de entrada; 2 – máquina introdutória; 3 – contador; 4 – RCD; 5 – máquinas; 6 – barramento zero; 7 – fiação elétrica de três núcleos; 8 – barramento de aterramento; 9 – fio terra

Como você pode ver não há nada complicado, vamos chamar sua atenção para alguns pontos:

1. Para o correto funcionamento do RCD, os circuitos protegidos não devem ter contato entre o condutor neutro de trabalho e os elementos aterrados ou o condutor de proteção PE. Para cada um deles, seu próprio barramento é usado na blindagem (GOST R 50571.3-94).
2. O condutor de aterramento “não participa” da conexão do RCD.
3. A fonte de alimentação do RCD é conectada aos terminais superiores. Os conectores para entrada de fase no RCD são geralmente designados “1”, para a saída – “2”.
4. O neutro da fonte de alimentação (zero, fio com isolamento azul) deve ser conectado ao conector marcado com “N”. Esta regra deve ser observada para RCDs de qualquer marca, classificação e finalidade..
5. O ponto mais importante! A corrente nominal de operação do RCD deve ser igual ou maior que a corrente operacional dos disjuntores. Só então as máquinas serão capazes de proteger RCDs caros da sobrecarga..
6. O RCD instalado deve ser verificado para operacionalidade.

Verificando o RCD

Depois de comutar todos os circuitos, a rede interna deve ser alimentada. Se os disjuntores ou RCDs não dispararam, não há curto-circuito e o condutor neutro não entra em contato com o terra.

Em seguida, pressione o botão “TEST” ou “T” localizado no painel frontal do dispositivo. Dessa forma, simulamos à força a ocorrência de uma corrente de fuga. Um RCD utilizável deve funcionar instantaneamente e desenergizar a área protegida. Se isso não acontecer, em caso de emergência, o dispositivo não ajudará a lidar com o problema..

A última etapa da verificação pode ser considerada o fornecimento de uma carga ao RCD. É necessário ligar por sua vez todos os dispositivos que irão funcionar em um determinado circuito e a rede como um todo. Em caso de possível mau funcionamento, é necessário fazer alterações no circuito de proteção ou alterar as classificações dos dispositivos de corrente residual.

Os RCDs não são a única forma de proteger uma pessoa contra choques elétricos e sobrecargas de rede, que podem causar um incêndio. Mas muitas vezes são esses dispositivos que salvam vidas e garantem a segurança da propriedade dos cidadãos..

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