¿Qué es un interruptor diferencial?
Un interruptor diferencial (ELCB), también conocido como interruptor de fuga a tierra o protector de fuga a tierra, es un dispositivo de seguridad eléctrica. Se utiliza principalmente para desconectar automáticamente el suministro eléctrico y proteger al cuerpo humano de descargas eléctricas cuando se produce un fallo de fuga en el equipo.
Algunos interruptores diferenciales disponibles en el mercado solo tienen la función de protección contra fugas y desconexión, y deben utilizarse junto con elementos de protección como fusibles, relés térmicos y relés de sobrecorriente. Por supuesto, algunos interruptores diferenciales también tienen funciones de protección contra fugas, descargas eléctricas, sobrecargas y cortocircuitos.
La estructura del ELCB
El disyuntor de fuga es en realidad una superposición de un disyuntor ordinario y un módulo de protección contra fugas. Los detalles son los siguientes:
Disyuntor
El disyuntor se compone principalmente de contactos, sistema de extinción de arco, liberación electromagnética, mecanismo de transmisión y carcasa aislante, entre otros, y desempeña las funciones de encendido, control y protección en el circuito.
Módulo de protección contra fugas
El módulo de protección contra fugas se compone principalmente de componentes de medición, componentes de cálculo y amplificación, componentes de ejecución de operaciones, componentes de prueba, etc.
- El elemento de medición está compuesto principalmente por transformadores de secuencia cero, que pueden detectar corrientes de fuga y enviar señales.
- El componente amplificador operacional es un conjunto completo de dispositivos de circuito compuesto por puente rectificador, tiristor, resistencia y condensador, etc., que puede amplificar la débil corriente de fuga y conducirla al actuador.
- El actuador está compuesto por relés y otras piezas, que pueden accionar el interruptor principal para la desconexión de protección tras recibir la señal.
- El elemento de prueba es un conjunto de circuitos independientes compuesto por botones de prueba y resistencias, que pueden simular hábilmente el estado de fuga para comprobar si la función del protector es normal.
¿Cómo funciona el ELCB?
Como se muestra en la siguiente figura, este es el diagrama del principio de funcionamiento del ELCB.
Los pines del chip del circuito se describen a continuación:
- el pin 1 es el pin de disparo del SCR
- el pin 2 es el terminal de entrada inversora del amplificador operacional dentro del chip
- el pin 3 es el terminal de entrada no inversor del amplificador operacional dentro del chip
- el pin 4 es el pin de tierra
- el pin 5 es el terminal de salida del amplificador operacional dentro del chip
- el pin 6 es el muestreo de corriente
- el pin 7 es el condensador de retardo
Cuando el equipo funciona con normalidad, las corrientes del cable vivo y del cable neutro son iguales, y el transformador de corriente no tiene corriente de inducción en ese momento. La suma de los vectores de corriente en el transformador es cero (la corriente es un vector direccional, como «+» en la dirección de salida y «-» en la dirección de retorno. Desviación).
Cuando se produce una fuga y la corriente es superior a 30 mA, el transformador de corriente genera una corriente inducida, lo que hace que el voltaje en el pin 2 del chip sea mayor que en el pin 3, y el pin 1 del chip emite un nivel alto. El tiristor se activa y se enciende después de obtener un nivel alto, y la bobina de disparo se energiza para dispararse. Este es el principio de funcionamiento del disyuntor de fuga a tierra.
Tipos de ELCB
Según su principio de funcionamiento, existen tres tipos principales de ELCB:
ELCB operado por voltaje (VO-ELCB)
Este tipo de ELCB funciona basándose en la diferencia de tensión entre los conductores de línea y neutro. Cuando se produce un fallo que provoca una fuga de corriente, la diferencia de tensión activa el ELCB para que se dispare y desconecte el circuito. Los VO-ELCB se utilizan habitualmente en aplicaciones residenciales y comerciales pequeñas.
ELCB accionado por corriente (CO-ELCB)
Los CO-ELCB funcionan supervisando el desequilibrio de corriente entre los conductores activos y neutros. Cuando se produce un fallo que provoca una fuga de corriente, el desequilibrio activa el ELCB, que desconecta el circuito. Los CO-ELCB se utilizan normalmente en aplicaciones comerciales e industriales de gran envergadura.
Interruptor diferencial (RCCB)
Los RCCB son un tipo avanzado de ELCB que pueden detectar corrientes de fuga tanto de CA como de CC. Utilizan un transformador de corriente sensible para supervisar la diferencia de corriente entre los conductores de salida y de retorno. Si se detecta una corriente de fuga, el RCCB se disparará e interrumpirá el circuito.
Según el número de disyuntores, los ELCB también se pueden dividir en tipos 1P+N, 2P, 3P, 3P+N y 4P.
1P+N Tipo
Este tipo está compuesto por un interruptor automático ordinario simple (1P) y un módulo de protección contra fugas, y tiene dos juegos de terminales. La característica más destacada del dispositivo es que solo un polo tiene capacidad de desconexión magnotérmica, mientras que el otro polo no la tiene y siempre se encuentra en estado de conducción. Por lo tanto, al cablear el disyuntor de fuga de tipo 1P+N, el cable vivo debe conectarse al polo que puede romperse, solo así se puede garantizar la seguridad.
Para evitar errores de cableado, el fabricante ha marcado especialmente los terminales. Como se muestra en la figura, el terminal marcado con la letra N debe conectarse al cable neutro, y el terminal sin marcar debe conectarse al cable con corriente.
Tipo 2P
Este tipo de disyuntor de fuga es el más utilizado. Es una combinación de un disyuntor doble (2P) y un módulo de protección contra fugas, y tiene dos juegos de terminales. Ambos polos de este dispositivo tienen capacidades de disparo y ruptura termomagnéticas, por lo que no hay una distinción estricta entre las posiciones de cableado del cable vivo y el cable neutro. Por lo general, se puede instalar según la costumbre y el entorno del sitio.
Tipo 3P
Este tipo de disyuntor diferencial está compuesto por un disyuntor triple (3P) y un módulo de protección diferencial. Se utiliza en circuitos trifásicos equilibrados. Tiene 3 juegos de terminales, y los tres polos se pueden encender y apagar y tienen capacidad de disparo termomagnético. Al realizar el cableado, siga la secuencia de los cables de fase A, B y C para conectarlos en secuencia.
Tipo 3P+N
Este tipo de disyuntor de fuga está compuesto por un disyuntor triple (3P) y un módulo de protección contra fugas. Se utiliza en un circuito trifásico desequilibrado y tiene 4 juegos de terminales. Al igual que en 1P+N, uno de los polos está siempre encendido y no tiene capacidad de disparo termomagnético, y el fabricante ha marcado N (línea neutra). Los otros tres polos están conectados en secuencia según la secuencia de líneas de fase A, B y C.
Tipo 4P
Este tipo de disyuntor de fuga está compuesto por un disyuntor cuádruple (4P) y un módulo de protección contra fugas. Se aplica en un circuito trifásico desequilibrado. Capacidad de cierre. Debido al proceso de fabricación, el fabricante ha establecido requisitos fijos sobre la posición de acceso de la línea neutra N, como se muestra en la figura. Las líneas de fase A, B y C se conectan a los otros tres grupos de terminales en secuencia.
Fallos comunes del ELCB
01: Los contactos no se pueden cerrar en modo manual.
Análisis de la causa:
- El disparador por pérdida de tensión no tiene tensión o la bobina está quemada.
- El resorte de almacenamiento de energía está deformado, lo que provoca una disminución de la fuerza de cierre.
- La fuerza del resorte de reacción es demasiado grande.
- El mecanismo no puede reiniciarse ni dispararse.
- El mecanismo de transmisión no es flexible.
Solución:
- Compruebe el circuito, aplique tensión o sustituya la bobina.
- Sustituya el resorte de almacenamiento de energía.
- Reajuste.
- Ajustar la superficie de contacto de disparo al valor especificado.
- Añada un poco de aceite de motor al punto de transmisión.
02: Los contactos no se pueden cerrar con accionamiento eléctrico.
Análisis de la causa:
- La tensión de alimentación de funcionamiento no coincide;
- La capacidad de potencia no es suficiente;
- La carrera de la varilla del electroimán no es suficiente o la separación entre el inducido es demasiado grande.
- Fallo del interruptor de posicionamiento del motor.
- El tubo rectificador o el condensador del controlador están dañados.
Solución:
- 1. Sustituir la fuente de alimentación.
- Aumente la capacidad de potencia de funcionamiento.
- Reajuste o sustituya la barra de acoplamiento o eleve el núcleo de hierro;
- Reajuste la posición de funcionamiento.
- Sustituya el tubo rectificador o el condensador.
03: No se puede cerrar el contacto monofásico.
Análisis de la causa:
- Una biela del disyuntor está rota.
- El ángulo del mecanismo de transmisión del elemento limitador de corriente no es adecuado.
Solución:
- Sustituir la biela.
- Ajustar a los requisitos de las condiciones técnicas originales.
04: La desconexión del derivador no puede desconectar el disyuntor.
Análisis de la causa:
- Cortocircuito en la bobina;
- El voltaje de la fuente de alimentación es demasiado bajo;
- La superficie de contacto de disparo es demasiado grande;
- Los tornillos están flojos.
Solución:
- Sustituir la bobina;
- Sustituya o aumente la tensión de alimentación;
- Reajuste la superficie de contacto de disparo.
- Apriete los tornillos.
05: La desconexión por pérdida de tensión no puede romper el disyuntor.
Análisis de la causa:
- El muelle de reacción se vuelve más pequeño;
- El muelle de almacenamiento de energía se reduce;
- El mecanismo está atascado.
Solución:
- Ajustar el resorte.
- Ajuste el resorte de almacenamiento de energía.
- Elimine la causa del atasco.
06: El disyuntor se desconecta al arrancar el motor.
Análisis de la causa:
- La corriente de ajuste instantánea del disparador de sobrecorriente es demasiado pequeña;
- Protección contra fallos de fase u otras acciones de protección.
Solución:
- Ajustar el resorte de ajuste instantáneo del disparador de sobrecorriente y otras protecciones.
- Si se trata de un disparador neumático, es posible que la válvula falle o que la membrana de goma esté rota.
07: El disyuntor se abre automáticamente después de cerrarse.
Análisis de la causa:
- El valor de ajuste del retardo prolongado del disparador de sobrecorriente es incorrecto.
- Deterioro del elemento calefactor o del elemento del circuito de retardo del semiconductor.
Solución:
- Reajustar el disparador de sobrecorriente.
- Sustituir los componentes dañados.
08: La pérdida de tensión produce ruido.
Análisis de la causa:
- El muelle de reacción es demasiado fuerte.
- Hay aceite en la superficie de trabajo del núcleo de hierro;
- El anillo de cortocircuito está roto.
Solución:
- Reajustar el resorte de reacción.
- Elimine la contaminación por aceite.
- Sustituya el inducido o el núcleo.
09: Sobrecalentamiento del disyuntor
Análisis de la causa:
- La presión de contacto es demasiado baja;
- Desgaste excesivo o mal contacto en la superficie de contacto;
- Los tornillos de conexión de las dos piezas conductoras están flojos.
Solución:
- Ajustar la presión de contacto o sustituir el resorte.
- Sustituya los contactos o limpie la superficie de contacto.
- Apriete los tornillos.
10: Fallo del interruptor auxiliar
Análisis de la causa:
- El puente de contacto móvil del interruptor auxiliar está atascado o se ha caído.
- La varilla de accionamiento del interruptor auxiliar está rota o el rodillo se ha caído.
Solución:
- Corregir o reinstalar el puente de contacto.
- Sustituya la varilla de transmisión y el rodillo, o sustituya todo el interruptor auxiliar.
Ventajas y desventajas del ELCB
Ventajas:
- Mayor seguridad
- Rápida respuesta
- Fácil instalación
- Rentable
Contras:
- Limitaciones de sensibilidad
- Posibles disparos molestos
- Rango de protección limitado
- Requisitos de mantenimiento
Aplicaciones del ELCB
- Edificios residenciales, como baños, cocinas y calentadores de agua eléctricos
- Lugares de entretenimiento, como piscinas, spas e instalaciones recreativas al aire libre
- Electrodomésticos, como aparatos de aire acondicionado, frigoríficos y lavadoras
- Ámbitos industriales, como fábricas, talleres y obras de construcción
