O princípio de funcionamento do RCD

A abreviação RCD foi criada a partir da expressão “Dispositivo de corrente residual”, que define a finalidade do dispositivo, que consiste em retirar a tensão do circuito a ele conectado em caso de falhas acidentais de isolação e formação de correntes de fuga através delas.

Princípio de operação

A operação do RCD usa o princípio de comparar as correntes que entram na parte controlada do circuito e as correntes que saem dela com base em um transformador diferencial que converte os valores primários de cada vetor em valores secundários estritamente proporcionais em ângulo e direção para coleta geométrica.

O método de comparação pode ser representado por um simples balanço ou balanço.

Quando o equilíbrio é mantido, tudo funciona normalmente e, quando é perturbado, o estado de qualidade de todo o sistema muda.

Em um circuito monofásico, o vetor de corrente de fase que se aproxima do elemento de medição e o zero que sai dele são comparados. Durante a operação normal com isolamento integral confiável, eles são iguais, equilibrando-se entre si.Quando ocorre uma falha no circuito e surge uma corrente de fuga, o equilíbrio entre os vetores considerados é perturbado por seu valor, que é medido por um dos enrolamentos do transformador e transmitido ao bloco lógico.

A comparação das correntes em um circuito trifásico é realizada de acordo com o mesmo princípio, apenas as correntes das três fases passam por um transformador diferencial e um desequilíbrio é criado com base em sua comparação. Em operação normal, as correntes das três fases são balanceadas em soma geométrica, e no caso de falhas de isolação em cada fase, ocorre uma corrente de fuga na mesma. Seu valor é determinado pela soma dos vetores no transformador.

Diagrama de estrutura

A operação simplificada de um dispositivo de corrente residual pode ser representada por blocos em um diagrama de blocos.

O desequilíbrio das correntes do dispositivo de medição é direcionado para a parte lógica, que funciona no princípio do relé:

1. eletromecânica;

2. ou eletrônico.

É importante entender a diferença entre os dois. Os sistemas eletrônicos estão crescendo e se tornando cada vez mais populares por vários motivos. Possuem ampla funcionalidade, grandes capacidades, mas necessitam de energia elétrica para operar o elemento lógico e executivo, que é fornecido por um bloco especial que é conectado ao circuito principal. Se a eletricidade acabar por vários motivos, esse RCD, via de regra, não funcionará. A exceção são os raros modelos eletrônicos equipados com esta função.

Os relés eletromecânicos usam a energia mecânica de uma mola carregada, que basicamente se parece com uma ratoeira comum. Para que o relé funcione, uma força mecânica mínima é suficiente no atuador acionado.

Quando o mouse toca a isca da ratoeira preparada, a corrente de fuga, que ocorreu no caso de um desequilíbrio no transformador diferencial, faz com que o drive acione e corte a tensão do circuito. Para isso, o relé possui contatos de potência embutidos em cada fase e um contato para preparação do testador.

Cada tipo de relé tem certas vantagens e desvantagens. Os projetos eletromecânicos têm funcionado de forma confiável por muitas décadas e provaram ser bons. Não necessitam de fonte de alimentação externa e os modelos eletrônicos são totalmente dependentes dela.

Agora é geralmente aceito que a medida mais eficaz de proteção contra choque elétrico em instalações elétricas de até 1000 V é um dispositivo de corrente residual (RCD) para a corrente de fuga.

Sem se opor à importância dessa medida de proteção, a maioria dos especialistas discute há muitos anos sobre os valores dos principais parâmetros do RCD - corrente de instalação, tempo de resposta e confiabilidade. Isso é explicado pelo fato de que os parâmetros do RCD são estreitas em relação ao seu preço e condições de trabalho.

De fato, quanto menor a corrente de ajuste e menor o tempo de resposta, maior a confiabilidade do RCD, mais caro seu preço.

Além disso, quanto menor a corrente de ajuste e menor o tempo de operação do RCD, mais rígidos serão os requisitos para o isolamento da área protegida, pois mesmo uma ligeira deterioração nas condições de operação pode levar a frequentes e, em alguns casos, longos, falsos desligamentos da instalação elétrica, que impossibilitam o funcionamento normal.

Por outro lado, quanto maior a corrente de configuração do RCD e maior o tempo de resposta, piores são suas propriedades de proteção.

projeto RCD

O layout de um RCD monofásico é mostrado na foto abaixo.

Nele, a tensão é aplicada aos terminais de entrada e um circuito controlado é conectado aos terminais de saída.

O dispositivo de corrente residual trifásica é feito da mesma maneira, mas nele são observadas as correntes de todas as fases.

A figura mostrada mostra um RCD de quatro fios, embora um projeto de três fios esteja disponível comercialmente.

Como verificar o RCD

A verificação funcional é construída em cada padrão de projeto. Para isso, é utilizado o bloco «Tester», que é um botão de mola de contato aberto para auto-ajuste e um resistor limitador de corrente R. Seu valor é escolhido para criar uma corrente mínima suficiente que simula artificialmente uma fuga.

Quando o botão «Test» é pressionado, o RCD associado à operação deve ser desligado. Se isso não acontecer, ele deve ser rejeitado, verificado quanto a danos e reparado ou substituído por manutenção. Testar o dispositivo de corrente residual (RCD) mensalmente aumenta a confiabilidade de sua operação.

A propósito, a manutenção de estruturas eletromecânicas e eletrônicas individuais é fácil de verificar em uma loja antes da compra. Para isso, basta, quando o relé estiver ligado, fornecer brevemente uma corrente na fase ou no circuito neutro da bateria com qualquer polaridade da conexão de acordo com as opções 1 e 2.

Um RCD funcionando com um relé eletromecânico funcionará e, na grande maioria dos casos, os produtos eletrônicos não podem ser verificados. Eles precisam de energia para que a lógica funcione.

Como conectar um RCD a uma carga

Os dispositivos de corrente residual são destinados ao uso em circuitos de alimentação usando o sistema TN-S ou TN-C-S com a conexão do barramento PE neutro de proteção na fiação, à qual os invólucros de todos os dispositivos elétricos estão conectados.

Nesta situação, se o isolamento for rompido, o potencial que surge no corpo passa imediatamente pelo condutor PE para o solo e o comparador calcula a falha.

No modo de energia normal, o RCD não desconecta a carga, portanto, todos os aparelhos elétricos funcionam de maneira ideal. A corrente de cada fase induz no circuito magnético do transformador seu próprio fluxo magnético F. Como são iguais em magnitude, mas opostas em direção, elas se anulam. Não há fluxo magnético comum e não pode induzir um EMF na bobina do relé.

Em caso de vazamento, o potencial perigoso flui para a terra através do barramento PE. Na bobina do relé, uma FEM é induzida pelo desequilíbrio resultante dos fluxos magnéticos (correntes em fase e neutro).

O dispositivo de corrente residual calcula imediatamente a falha dessa maneira e em uma fração de segundo desconecta o circuito com contatos de energia.

Características de um RCD com um relé eletromecânico

Usar a energia mecânica da mola carregada pode, em alguns casos, ser mais vantajoso do que usar um bloco especial para alimentar o circuito lógico. Considere isso com um exemplo quando o zero da rede de alimentação é interrompido e a fase ocorre.

Em tal situação, os relés eletrônicos estáticos não receberão energia e, portanto, não poderão operar. Ao mesmo tempo, nesta situação, um sistema trifásico apresenta desequilíbrio de fase e aumento de tensão.

Se ocorrer uma falha de isolamento em um local enfraquecido, o potencial aparecerá no invólucro e sairá pelo condutor PE.

Nos RCDs com relé para proteção eletromecânica, eles funcionam normalmente com a energia da mola carregada.

Como um RCD funciona em um circuito de dois fios

As vantagens indiscutíveis da proteção contra correntes de fuga em equipamentos elétricos fabricados de acordo com o sistema TN-S por meio do uso de RCDs levaram à sua popularidade e ao desejo de proprietários de apartamentos individuais de instalar RCDs em um fio de dois fios que não está equipado com um condutor PE.

Nesta situação, o invólucro do eletrodoméstico é isolado do solo, não se comunica com ele. Se ocorrer uma falha de isolamento, o potencial de fase aparecerá no invólucro em vez de drenar dele. Uma pessoa que está em contato com a terra e acidentalmente toca o dispositivo é afetada pela corrente de fuga da mesma forma que em uma situação sem um RCD.

No entanto, em um circuito sem dispositivo de corrente residual, a corrente pode passar pelo corpo por muito tempo. Quando um RCD é instalado, ele detecta uma falha e corta a tensão durante a configuração em frações de segundo, reduzindo efeito prejudicial da corrente e o grau de lesão elétrica.

Desta forma, a proteção facilita o resgate de uma pessoa ao alimentar em edifícios equipados com esquema TN-C.

Muitos artesãos domésticos tentam instalar um RCD por conta própria em casas antigas que aguardam reconstrução para mudar para o sistema TN-C-S. Ao mesmo tempo, na melhor das hipóteses, eles realizam um loop de aterramento feito por conta própria ou simplesmente conectam as caixas de eletrodomésticos à rede de água, aquecendo baterias e partes de ferro da fundação.

Essas conexões podem criar situações críticas quando ocorrem falhas e causam sérios danos. O trabalho de criação do loop de terra deve ser feito de forma eficiente e controlado por medições elétricas. Portanto, eles são realizados por especialistas treinados.

Tipos de instalação

A maioria dos RCDs é feita em um projeto estacionário para montagem de barramento Din comum no quadro de distribuição. No entanto, à venda, você pode encontrar estruturas portáteis conectadas a uma tomada elétrica comum, e o dispositivo protegido também é alimentado por elas. Eles custam um pouco mais.