RCD es un tipo separado de dispositivos eléctricos de protección junto con los disyuntores automáticos (AB). Aunque su finalidad es precisamente la protección eléctrica, al igual que los AB, sus principios de funcionamiento son diferentes.
¿Por qué necesitamos un RCD si hay un AV?
Con el tiempo, el aislamiento eléctrico de las partes activas de los aparatos eléctricos, incluidos los elementos calefactores, los alambres y los cables de alimentación, envejece inevitablemente. Y luego las llamadas corrientes de fuga, que van desde varias decenas de microamperios hasta varios miliamperios, comienzan a fluir desde ellos a través de las carcasas conductoras de varios aparatos eléctricos hacia el suelo.
Los AV convencionales no reaccionan de ninguna manera ante la aparición de corrientes de fuga; después de todo, constituyen fracciones insignificantes de las corrientes nominales de los consumidores eléctricos. Sin embargo, su aparición (más precisamente, la corriente que excede un cierto límite permitido) es una señal de alarma. Esta es una advertencia de que se acerca una situación de emergencia y, para evitarla, se necesita un dispositivo eléctrico de protección especial: un RCD.
Además, como saben, la corriente no liberada (convulsiva), que representa un peligro mortal para una persona (con un cierto tiempo de exposición), es de solo 10 mA. Por lo tanto, la necesidad de crear dispositivos de protección que reaccionen a las corrientes de fuga en este rango de valores se sintió desde el comienzo de la penetración generalizada de la electricidad en la vida cotidiana.
Explicación del funcionamiento del dispositivo.
Intentemos explicar el principio de funcionamiento de un RCD utilizando una analogía hidráulica. Supongamos que el agua fluye a través circuito cerrado Calentamiento de agua de la misma forma que la corriente eléctrica a través de cables. Si en algún lugar de tubo de calefacción Cuando aparece un agujero, el agua se filtra por él. Por tanto, su caudal (análogo de la corriente eléctrica) a través de dos tramos de tubería, uno de los cuales está en la entrada del circuito y el otro en su salida, será diferente. Lo mismo ocurre con las corrientes de fuga en un aparato eléctrico. Puede comparar cuánta corriente entra en un aparato eléctrico y cuánta sale. En un aparato eléctrico monofásico, la corriente entra por el cable de fase y sale por el cable neutro, por lo que basta con comparar las corrientes en estos dos cables. Este es el principio de funcionamiento de un RCD en red monofásica. Si los valores de corriente en la entrada y salida de un dispositivo eléctrico no son los mismos, entonces este lo desconecta de la red en un tiempo de unos pocos milisegundos. Un tiempo de respuesta tan corto es necesario porque las corrientes de fuga que exceden el valor de la corriente de disparo del RCD podrían ser causadas precisamente por una persona que toca el cuerpo conductor del dispositivo.
Corriente de funcionamiento
Pero para que el RCD sea efectivo en condiciones de vida, tomó mucho tiempo. En primer lugar, era necesario determinar con precisión la cantidad de corriente de fuga que sería segura para los humanos durante el funcionamiento del dispositivo. Los intentos de diseñar RCD para corrientes de fuga inferiores a 10 mA llevaron a la creación de dispositivos grandes, complejos y costosos, además, propensos a generar falsas alarmas debido a diversas interferencias electromagnéticas. 
A principios de los años 80 del siglo XX. su corriente de operación, basada en experimentos con voluntarios, se eligió para ser de 30 mA, y se crearon transformadores de pequeño tamaño con núcleos de anillos de ferrita (se llaman diferenciales), que se convirtieron en sensores de corriente de fuga. Han salido a la venta los diferenciales electromecánicos RCD-DM con una corriente de respuesta de 20 a 30 mA, que son los más populares en la vida cotidiana. Por lo general, se omiten las letras DM y el dispositivo se denomina simplemente RCD.
Principio de funcionamiento del RCD y diagrama de conexión.
Las corrientes que fluyen a través de los conductores de fase y neutro en diferentes direcciones excitan dos flujos magnéticos F1 y F2 de igual magnitud en el núcleo anular del transformador del dispositivo; sin embargo, los vectores de inducción magnética correspondientes a estos flujos se dirigen en dirección contraria en el núcleo y entre sí. compensarnos unos a otros. Por lo tanto, el flujo magnético total en el núcleo es cero, al igual que la EMF en el devanado secundario del transformador. 
Si, debido a un defecto de aislamiento, aparece una corriente de fuga cerca de la corriente de disparo, entonces F1 ≠ F2, aparece un flujo magnético en el núcleo, que induce un EMF en el devanado de salida, capaz de crear una corriente suficiente para activar el elemento umbral. del RCD. A continuación, se retira el pestillo del grupo de contactos de alimentación y se abren sus contactos. Este es el principio de funcionamiento de todos los tipos de RCD.
Todos los tipos de dispositivos de este tipo tienen un botón "Prueba", cuando se presiona, se crea artificialmente una situación de fuga actual para verificar el funcionamiento del dispositivo. Se utiliza una bandera o un botón de bloqueo automático para volver a habilitar el RCD después de una operación de prueba.
Tipos de RCD
Electromecánica conocida y tipos electronicos tales dispositivos de protección. El principio de funcionamiento del RCD y el diagrama de conexión de ambos tipos son los mismos, sin embargo, los dispositivos del primer tipo no requieren fuente de alimentación y son simples y diseño confiable. Para activarlos, hay suficiente corriente de fuga en el aparato eléctrico protegido.
Un RCD electrónico requiere que se le suministre voltaje de suministro, ya que el elemento de umbral que contiene está hecho en la forma circuito electronico, que amplifica la pequeña corriente en el devanado de salida de su transformador y crea un impulso para el relé ejecutivo. 
En este sentido, el transformador RCD electrónico en sí es más pequeño en tamaño, dimensiones y potencia. El módulo de elemento de umbral con amplificador se alimenta a través de un circuito controlado y, si un conductor se rompe en su circuito de alimentación, dicho dispositivo perderá su funcionalidad. Existen otros riesgos al operar RCD electrónicos. Por ejemplo, fallo de sus componentes electrónicos debido a sobretensiones de impulsos en la red de suministro.
Dado que la fiabilidad de los RCD electrónicos es menor que la de los electromecánicos, su coste también es menor.
RCD trifásico
Un dispositivo trifásico, a diferencia de uno monofásico, tiene cuatro polos en lugar de dos, ya que el conductor neutro pasa por ambos tipos de dispositivos. El principio de funcionamiento de un RCD trifásico es el mismo que el de uno monofásico. 
El núcleo de su transformador cubre cuatro conductores: trifásico y uno neutro. La corriente total en cables trifásicos (la llamada corriente de secuencia cero) siempre es igual en magnitud a la corriente en cable neutro y opuesto a él en dirección (dentro del RCD). En este caso, el núcleo del transformador no está magnetizado y no hay corriente en su devanado de salida. Si aparece una corriente de fuga en el dispositivo protegido, entonces aparece un flujo magnético alterno en el núcleo, lo que induce un EMF en el devanado de salida del transformador. Una corriente proporcional a la corriente de fuga comienza a fluir a través de él, y si la corriente de fuga excede la corriente de operación, el RCD apaga el aparato eléctrico. El equilibrio de corrientes en el cuerpo de control del RCD se altera y se dispara.
RCD trifásico sin conductor neutro
Para proteger contra corrientes de fuga de motores eléctricos asíncronos, cuyos devanados están conectados en triángulo o en estrella con un neutro no conectado, se conecta un RCD de 4 polos con un terminal cero desocupado. En ausencia de corrientes de fuga en las fases del motor eléctrico, la suma de las corrientes en los cables de fase es muy pequeña y no puede activar la protección. La aparición de corriente de fuga de cables de fase a través de la carcasa del motor hasta el suelo provoca la circulación a través del transformador RCD de corriente de secuencia cero, a la que reacciona el aparato eléctrico. Principio general El funcionamiento del RCD tampoco cambia en este caso.
Características del uso de RCD monofásicos y trifásicos.
Los dispositivos trifásicos de 4 polos tienen corrientes de funcionamiento bastante altas, lo que permite su uso únicamente para protección contra incendios, como los AV con disparadores térmicos. Protección de líneas grupales a enchufes en habitaciones, cocinas y baños, o protección de líneas eléctricas individuales de electrodomésticos potentes (lavado y lavavajillas, estufas eléctricas, calentadores de agua eléctricos) deben realizarse en RCD monofásicos de 2 polos con clasificaciones de corriente de fuga establecidas entre 20 mA y 30 mA. 
Para que el funcionamiento de un RCD en una red monofásica sea seguro, él mismo debe estar protegido contra sobrecorriente (durante el funcionamiento continuo a largo plazo de un aparato eléctrico en funcionamiento) mediante un AV instalado frente a él con un disparador térmico. .
Operación RCD sin conexión a tierra
Como sabes, en las antiguas casas construidas por los soviéticos. cableado eléctrico del apartamento no tenía un cero separado conductor protector, conectado al circuito de tierra. Se suponía que su función la realizaba el conductor neutro de trabajo (el llamado sistema de alimentación TN-C con conductores neutros de trabajo y de protección comunes). Y dado que en todas las ediciones del PUE está prohibido instalar dispositivos de protección en conductores de protección, también están prohibidos los RCD de 2 polos que rompan simultáneamente tanto la fase como el neutro. Incluso la última séptima edición actual del PUE en la cláusula 7.1.80 confirmó la inadmisibilidad de instalar RCD en redes de acuerdo con sistema TN-C. El caso es que se han registrado casos de descarga eléctrica durante su funcionamiento.
La razón de esto fue la diferencia en el tiempo de los contactos del dispositivo, que asciende a unos pocos milisegundos. Pero si primero se desconectaba el contacto del cable neutro, cuando se rompía el aislamiento del cuerpo del electrodoméstico, el consumidor estaría bajo voltaje de fase completa, por lo que estos pocos milisegundos fueron suficientes para una lesión fatal.
Para apartamentos sin conductores de protección neutros, es inaceptable instalar un RCD de apartamento general, pero dichos dispositivos individuales se pueden instalar en líneas de enchufes grupales con un conductor de protección común o en las líneas eléctricas de aparatos eléctricos individuales, si los conductores de protección de los grupos de enchufes o los enchufes están conectados a sus terminales neutros de entrada a lo largo del camino más corto. 
En este caso, una rotura dentro del RCD del cable de trabajo neutro antes del cable de fase no conduce a una rotura en el conductor de protección del dispositivo eléctrico, ya que la sección del conductor de protección desde el terminal neutro de entrada a través del enchufe y la alimentación El cable del dispositivo eléctrico permanecerá intacto.
09.10.2014Red eléctrica monofásica y trifásica.
La electricidad llega al consumidor final a través de líneas eléctricas, y al tener alta tensión, esta energía no se puede aprovechar sin transformación. Para reducir el voltaje, se utilizan sistemas especiales: subestaciones transformadoras; convierten el voltaje de alto voltaje al valor óptimo.
Para dotar de energía a una vivienda se puede utilizar un circuito de red trifásico o monofásico, sus características se comentarán a continuación;
Subestación transformadora
La subestación transformadora está diseñada para recibir electricidad proveniente de líneas eléctricas, convertirla y distribuirla. La subestación incluye los siguientes equipos: un transformador reductor, un dispositivo de distribución de electricidad (ED) y una unidad de control.
Fuera de la ciudad, las subestaciones de postes y mástiles son las más extendidas. El dispositivo principal de la subestación es un transformador monofásico o trifásico que reduce el voltaje. Más a menudo en zonas rurales Se utiliza un circuito de red monofásico, que funciona en conjunto con transformadores trifásicos.
El voltaje se reduce al nivel nominal y después de la conversión puede ser 380 V (lineal) o 220 V (fase). En consecuencia, el suministro de energía que reciben los consumidores se denomina trifásico o monofásico.
Fuente de alimentación monofásica
Para proporcionar suministro de energía a los objetos, un circuito de red monofásico utiliza dos líneas: cables de trabajo de fase y neutro. Juntos forman una red eléctrica monofásica. Tensión nominal es igual a 220 V.
La conexión a una red monofásica utilizando este esquema no incluye conexión a tierra. Hoy en día se utiliza con mucha menos frecuencia: se puede encontrar principalmente en edificios que forman parte del antiguo parque de viviendas.
Red monofásica de dos hilos.
Una red monofásica puede ser de dos o tres hilos. Uno de los signos de una red eléctrica de dos hilos es el uso de conductores de aluminio. En las redes de tres hilos, además de los cables estándar (fase y neutro), también existe un cable protector que realiza la función de conexión a tierra.
El uso de un circuito de red monofásico de este tipo permite una protección adicional de los ocupantes de la casa contra descargas eléctricas. descarga eléctrica y evitar el agotamiento electrodomésticos. El cable de tierra (PE) está conectado a las carcasas. electrodomésticos, en cuanto se pone en cortocircuito una fase con la carcasa, el equipo se apaga.
En la construcción de edificios modernos, se utiliza principalmente una conexión a una red monofásica con tres conductores, y mucho menos con uno.
Fuente de alimentación trifásica
La energía trifásica implica la introducción de tres fases de suministro en el edificio, denominadas L1, L2, L3 y conductor neutro N. El voltaje de funcionamiento nominal entre cualquier par de cables de fase es de 380 V, y entre el cable "cero" y cada uno de los cables de fase es de 220 V. El uso de un circuito de red trifásico le permite suministrar electricidad a los equipos a un voltaje de 220 o 380 voltios. El cableado procedente del cuadro eléctrico se tiende en toda la vivienda según diseño.
Uno de los más tareas importantes al conectarse a una red trifásica, calcule cuidadosamente la carga en cada una de las tres fases, ya que su distribución desigual puede provocar un desequilibrio de fases. Un desequilibrio importante a menudo conduce a situaciones de emergencia, incluidas las críticas, cuando una de las fases se quema. Se utilizan cables de cuatro o cinco núcleos para distribuir electricidad trifásica por toda una instalación.
Red trifásica con cable de cuatro hilos.
Para suministrar electricidad a los dispositivos, se utilizan cables trifásicos y un cero de trabajo.
De tablero de conmutadores Se colocan dos cables en enchufes y equipos de iluminación: un cable neutro en combinación con cada cable de fase. Como resultado, los dispositivos reciben electricidad con un voltaje de 220 V.
En el diagrama de suministro de energía se utilizan las siguientes designaciones de fases: A, B, C.
Red eléctrica trifásica de cinco hilos.
La diferencia fundamental entre una fuente de alimentación de cuatro hilos y una fuente de alimentación de cinco hilos es la presencia de un cable de tierra, denominado PE. Naturalmente, conectarse a una red trifásica con cinco conductores proporciona más alta seguridad que cuando se utilizan cuatro conductores.
La mayor dificultad al diseñar redes eléctricas trifásicas es distribuir uniformemente la carga entre las fases. Al realizar cálculos, no debe confiar en la ley de Ohm; en tales casos, es necesario utilizar el factor de potencia (indicado por cosph) y el factor de demanda - Kdemand. Tradicionalmente, para las propiedades residenciales, cosф se considera entre 0,9 y 0,93, y el coeficiente de demanda para apartamentos (si el número de consumidores supera los 5) se considera como 0,8.
Las fuentes de energía de las instalaciones eléctricas modernas suelen ser redes eléctricas trifásicas, que son una combinación de tres fuentes de voltaje. C.A. con una frecuencia de 50 Hz (transformadores reductores o generadores), cuyos devanados están conectados según un circuito eléctrico en estrella (Fig. 4.2, a), y líneas eléctricas.
Salida de bobinado común ( punto común estrella eléctrica), llamado neutro (N) red electrica, y los otros tres terminales a los que se conectan los conductores de la línea eléctrica se denominan fases (A, B, C). Las tensiones de corriente alterna generadas por cada fuente de una red trifásica se denominan tensiones de fase (UA, UB, UC). Están desfasados entre sí en 120 grados eléctricos.
Arroz. 4.2 Sistema de tensión de una red eléctrica trifásica.
Arroz. 4.3 Esquema general de una red trifásica
(Figura 4.2, b).
Los voltajes que actúan entre cualquier par de fases de una red eléctrica se denominan lineales (UAB, UBC, UCA). Si los módulos son iguales voltajes de fase(|UA| = |UB| = |UC| = Uф) los módulos también serán iguales voltajes de línea: |UAB|= |UBC| = |UCA| = Ul = Uф. Normalmente Ul = 380 V, Uph = 220 V.
Las líneas eléctricas en redes trifásicas pueden ser aéreas o de tipo cable. En ambos casos, los conductores de la red eléctrica tienen cierta resistencia de aislamiento activa y capacitancia con respecto al suelo: RA, RB, RC, RN y CA, CB, CC, CN (Fig. 4.3). En el futuro, para simplificar los cálculos, asumiremos que RA = RB = RC = Riz, CA = CB = CC = Cph.
La capacitancia del conductor de fase con respecto al suelo depende de las relaciones geométricas (altura de la suspensión, sección transversal, dimensiones) y de las propiedades dieléctricas del aislamiento.
La resistencia de aislamiento compleja de cada fase de la red eléctrica con respecto a tierra se determina como resultado conexión paralela Componentes activos (Riz) y capacitivos (Xph = 1/jwCph): Zdesde = Rdesde || Xf = Riz / (1 + jw RizCf). De manera similar se determina la resistencia ZN para el neutro.
El módulo de la resistencia de aislamiento compleja del conductor de fase de la red eléctrica con respecto al suelo está determinado por la fórmula: 
, donde w = 2p f – frecuencia circular de la red eléctrica;
f = 50 Hz – frecuencia lineal de la red eléctrica.
Por estándares actuales en una red con una tensión de hasta 1000 V, la resistencia de aislamiento de la fase activa con respecto a tierra en el área entre los fusibles adyacentes o detrás del último debe tener un valor de al menos 500 kOhm cuando los consumidores están desconectados. En una red eléctrica ramificada, el número de dichas secciones conectadas en paralelo puede ser bastante grande.
La capacitancia de las fases con respecto a tierra está determinada por el tipo de línea (antena, alambre, cable), su parámetros geométricos y no se puede reducir. Puede haber una capacitancia de fase particularmente grande en líneas de cable en una longitud larga, y la magnitud del módulo de resistencia complejo del aislamiento de fase disminuye correspondientemente y su efecto protector se debilita.
Dependiendo del modo neutro, existen dos tipos de redes eléctricas más habituales:
red trifásica con neutro aislado (INS);
Red trifásica con neutro sólidamente puesto a tierra (SZN).
El neutro en el SIN está bien aislado del suelo, por lo que para de este tipo red podemos suponer que ZN = | ZN| -> infinito.
El neutro en el SZN está conectado a un dispositivo de conexión a tierra especial. De acuerdo a Requisitos de PUE resistencia a tierra de la red de arrastre R0 en cualquier época del año no debe exceder los 4 Ohmios para tensiones de fase de 220 V o para tensiones lineales de 380 V.
De este modo, esquema general Una red eléctrica trifásica se puede representar como se muestra en la Fig. 4.3, dónde asumir ZN-> infinito para el caso del SIN Y ZN » R0 para el caso de SZN .
En una red trifásica hay normal(NR) y emergencia(AR) modos de funcionamiento. El modo normal caracteriza buena condición red eléctrica. En modo de emergencia una de las fases está en cortocircuito a tierra a través de una resistencia de falla relativamente baja ( Rzm), que caracteriza el proceso de propagación de la corriente de falla en el suelo en el punto de máximo potencial (es decir, directamente en el punto de contacto de los elementos portadores de corriente con el suelo). Por lo general, la resistencia a un cortocircuito es de decenas o cientos de ohmios y, con menos frecuencia, de unidades de ohmios, por ejemplo, cuando el cable está en cortocircuito a tierra. estructura metálica o cae en una piscina de agua.
Resumen de seguridad humana