Quan hem de posar protecció diferencial de tipus B? Quina és la diferència entre un diferencial tipus F i un diferencial tipus B? Els diferencials anomenats «superimmunitzats» són tipus B?
Contactes indirectes
Els dispositius de protecció diferencial Són utilitzats per protegir les instal·lacions dels contactes indirectes. Segons el Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió (REBT), el contacte indirecte és el “El contacte de persones o animals domèstics amb parts que s’han posat en tensió com a resultat d’un defecte d’aïllament.”
En termes més coloquials, és quan una persona toca el xassís d'un receptor, per exemple, un motor que s'ha posat en tensió a causa d'un error d'aïllament. Quan es produeix aquest defecte, el dispositiu que ho detecta és un diferencial (normalment), i com el receptor està posat a terra, es produeix una derivació de la corrent cap a la presa de terra, amb el que el diferencial detecta una diferència de corrent i actua desconectant la instal·lació o part de la instal·lació afectada.
Per tant, ja veiem que El diferencial protege tant la línia que alimenta al receptor com al receptor mateix dels defectes d'aïllament. Quan també s'implica el receptor en la protecció comencen a aparèixer els problemes, o millor dit, la necessitat de diferents tipus de diferencials.
Tipus de diferencials
Al mercat hi ha 4 tipus de diferencials normalitzats: Tipus AC, Tipus A, Tipus F i Tipus B. Cada tipus de diferencial té el seu símbol i és capaç de detectar diferents tipus de corrents diferencials. De fet, el símbol ja ens informa pràcticament de quin tipus de corrent és capaç de detectar el diferencial.
Tipus diferencial AC:
Només detecta senyals sònics diferencials de 50Hz
Tipus A diferencial:
Detecta senyals senoidals i pulsants, en les dues polaritats.
Tipus F diferencial:
És capaç de detectar senyals senoidals i pulsants de 50 Hz amb components mixtos de fins a 1000 Hz.
Tipus B diferencial:
Detecta el mateix que un tipus F però afegint senyals de component de corrent continu pur.
Enfront de les incògnites sobre el denominat “diferencial superinmunitzat”, la resposta és que aquest tipus de diferencial no està normalitzat; cada fabricant el denomina de manera diferent i solen ser sempre de tipus A. De fet, el tipus F és la normalització d’aquests diferencials, i les diferents marques ja estan començant a canviar els seus superinmunitzats per els tipus F.
Tipus de receptors
Entre un diferencial i un receptor sempre hi ha una línia de subministrament d'energia elèctrica. Si el aïllament d'aquesta línia falla, la corrent que s'ha de derivar a terra sempre és senoidal, igual que la tensió de la xarxa elèctrica i, per tant, de la mateixa freqüència (50Hz), pel que podem determinar que el diferencial tipus AC sempre ens protegeix les línies.
Però el diferencial també protegeix els contactes indirectes dels receptors. A continuació, s'enumeren diferents tipus de receptors i quin tipus de corrent fuga genera en cas de defecte d'aïllament:
Els receptors que inclouen electrònica (i bàsicament un rectificador d'alterna a continu) en cas de fallada d'aïllament, la corrent que deriven a terra ja no és senoidal.
Els receptors amb rectificació generen diferents tipus de corrents defectuosos segons si són monofàsics o trifàsics:
· Receptor de monofàsics:
Generen corrent de defecte pulsant. Per tant, requereixen proteccions diferencials tipus A o F
· Receptor trifàsic:
Generen corrents defectuosos contínues (DC). Per tant, requereixen proteccions diferencials de tipus B.
Un altre aspecte a tenir en compte és el el que passa quan tenim un variador de velocitat i el defecte es produeix a l'aigua inferior al variador, en el cable que alimenta el motor o en el propi motor.
Quin tipus de corrent defectuós es produeix?, té relació amb la freqüència que apliquem al motor?, o apareix la freqüència de línia, 50Hz?, o la freqüència de commutació del variador en ordres de kHz?
Les respostes a les qüestions anteriors són que la corrent defectuosa està composta per:
· La Freqüència de la xarxa de alimentació, és a dir els 50Hz.
· La Freqüència de funcionament del motor, és a dir entre 0-1000Hz.
· La Freqüència de commutació del variador PWM, amb una freqüència d'entre 8 kHz.
La freqüència de commutació del variador, la senyal PWM, si el variador porta a la seva entrada el filtre EMC, com es recomana, el seu valor estarà molt atenuat respecte a les altres dues freqüències.
Quin serà el resultat de la mescla d'una senyal de 50Hz amb una altra, per exemple de 200Hz? Doncs és un batut de freqüències, que visualitzat en temps mostra la senyal de 200Hz modulada en amplitud a 50Hz.
Imatge de l'espectre de la fuga de corrent d'un variador amb un error d'aïllament i funcionant a 200Hz. La primera senyal a l'esquerra són els 50Hz, i la segona senyal en amplitud són els 200Hz.
Hi ha diferencials capaços de funcionar amb aquest tipus de corrents defectuosos? Doncs sí, els diferencials que s'han fabricat per respondre a aquest tipus de senyals fins a 1000 Hz són el tipus F i B.
Filtres EMC
Fins ara hem vist el tipus de corrents de fuga o defectes que poden aparèixer en una instal·lació en cas de defecte d'aïllament en diferents parts de la instal·lació, inclosos els receptors. Ara Veurem les corrents naturals de fuga d'una instal·lació, o en altres paraules: les fuites que hi ha sense cap defecte d'aïllament.
Els responsables que existeixin d’aquestes fuites són els filtres EMC., sigles de “ElectroMagnetic Compatibility”. Aquests filtres essencialment impedir que l'equip electrònic pertorbi els altres equips connectats a la xarxa elèctrica, però per complir la seva funció és necessari que disposin de condensadors “Cy” connectats entre fases i terra, i per tant aquests condensadors produeixen una fuga permanent a terra, que cal tenir en compte.
Veiem el Esquema típic d'un filtre EMC, on podem observar els condensadors Cy connectats entre fases i terra.
Un altre factor a tenir en compte és el que passa quan s'alimenta un receptor que porta incorporat aquest filtre EMC. Si analitzem el transitori veurem que es produeix un pic de corrent a terra i que aquest depèn de la tensió instantània de la xarxa en el moment de la connexió.
En aquesta imatge, l'escala horitzontal és de 50us i la vertical de 5A per quadre, això significa que el transitori arriba a valors de 20A, però que dura menys de 20us.
Aquest aspecte també ho tenen en compte els diferencials. tipus F i B, que, en detectar aquest pic de corrent a terra, no han de detectar-lo, i per tant no han de desconnectar ni “activar”.
A continuació, detallem una de les Proves a les que se sotmeten els Diferències per poder marcar-se com a tipus F o B.
El diferencial s'assauda amb una corrent que dura mig cicle, 10ms, amb una corrent màxima 10 vegades la sensibilitat del diferencial. Per exemple, un diferencial de 30mA s'assauda amb una corrent màxima de 300mA que dura 10ms; el diferencial NO ha de saltar (símbol vermell).
Cal tenir en compte que un diferencial de 30 mA, tipus AC o A, amb la senyal de color blau sol saltar entre 5 i 20 ms.
Sensibilitat i temps
La La sensibilitat mínima d'un diferencial està relacionada amb el valor de la connexió a terra de la instal·lació., Ra, i la tensió de contacte segons la normativa és de 50V en locals secs i 24V en locals humits. En condicions normals, o millor dit amb diferencials tipus AC i A, s'ha de respectar l'equació següent:
On:
Id= sensibilitat del diferencial en [A]
Uc= tensió de contacte 50/24 [V]
Ra= Valor posat a terra [O]
Però per als tipus de diferencials F i B, on s'espera que puguin aparèixer senyals de fins a 1000 Hz, i tenint en compte que la sensibilitat del diferencial no és la mateixa a 50Hz que a 1000Hz, cal verificar l'equació anterior per a la corrent més gran que correspon a la freqüència més alta.
A menys que el fabricant especifiqui valors més baixos, La corrent de disparament a 1000 Hz pot arribar a ser fins a 14 vegades més gran que a 50 Hz, amb el que l'equació anterior queda modificada com a:
En conclusió, aquests diferencials requereixen valors de terra molt més baixos.
Temps de resposta
Segons la norma UNE-HD 60364-4-41:2010 els temps de disparament màxims per a xarxes TT són de:
· Per a línies terminals de menys de 32A, el temps màxim de disparament és de 0,2”
· Per a les línies de més de 32A i de distribució, el temps màxim de disparament és de 1”
· Els diferencials instantanis o generals i els Selectivos compleixen el temps de 0,2”
Montatge en sèrie
Quan s'instal·len diferencials en sèrie, s'ha de garantir la selectivitat, per obligació legal del REBT ITC-BT-17 apartat 1-2, això s'aconsegueix complint tres condicions:
· La sensibilitat del diferencial instal·lat aigües amunt ha de ser 3 vegades superior a la instal·lada aigües avall.
· El temps de disparament del diferencial instal·lat aigües amunt ha de ser superior al temps de disparament del diferencial instal·lat aigües avall.
· El tipus de diferencial instal·lat en l'extrem superior ha de ser superior o igual al tipus de diferencial instal·lat en l'extrem inferior.
La taula següent mostra totes les Combinacions segons el tipus de diferencial instal·lat a baix de la muntanya.
Exemple d'un muntatge concret amb valors de sensibilitat, Hora i tipus:
Conclusions i enllaços
És evident que els receptors electrònics amb entrada trifàsica i que rectifiquen la corrent d'alterna a continuada han de disposar de proteccions de diferència tipus B, ja que els altres tipus de diferència no garanteixen que actuaran en cas de defecte.
A més de protegir en totes les situacions, els diferencials tipus B eviten els talls inesperats causats per les interrupcions de connexió dels filtres EMC.
En general, Els reguladors de freqüència, els SAI, els carregadors de vehicles elèctrics i els carregadors trifàsics haurien de ser protegits amb protecció diferencial tipus B. En cas contrari, no estaran ben protegits pel que fa als contactes indirectes.
Autor:
JOAN ROMANS ARTIGAS (Linx Enginyeria)
Enginyer Electrònic
Enginyer Tècnic de Telecomunicació
Descarregueu l'article en PDF
Consulteu l'article en un arxiu PDF omplint el següent formulari amb les vostres dades per accedir al link de descàrrega:
