Per què un interruptor estàndard no protegeix contra les faults a terra?

Un neutre trencat en un circuit amb un disjuntor estàndard suposa un risc d'electrocussió perquè el disjuntor no monitoritza ni protegeix el fil neutre. El mecanisme intern d'un disjuntor estàndard no està dissenyat per detectar corrents de fuga a terra durant la seva operació. Els disjuntores de circuit estàndard estan enginyats per protegir contra sobrecàrregues i curts circuits, no contra faults a terra.

Els disjuntores estàndard monitoritzen la corrent en el fil calent i actuen si la corrent supera la capacitat del disjuntor, sovint degut a una sobrecàrrega o curt circuit. No obstant això, amb un neutre trencat, la corrent de fault pot retornar a la font a través del fil de terra. Això passa perquè les barres de terminal de terra i neutre estan connectades al panell principal.

Com a conseqüència, una corrent inferior a la capacitat del disjuntor pot fluir pel circuit en un camí no previst. Com que no hi ha cap corrent excessiva que travessi el fil calent, el disjuntor no detecta el fault i roman tancat. Com a resultat, parts del circuit romanen energitzades, creant un risc d'electrocussió amagat que el disjuntor no aborda.

Els faults més comuns en un circuit elèctric són els següents:
Sobrecàrregues i Curts Circuits

Els disjuntores estàndard reaccionen a la corrent excessiva causada per sobrecàrregues o curts circuits directes (faults de alta corrent on la corrent flueix directament del fil calent al neutre o del fil calent a un altre fil calent). Aquestes condicions creen un pujol de corrent, que el disjuntor detecta i actua per evitar danys.

Faults a Terra

Un fault a terra es produeix quan la corrent fugi del fil calent a una superfície a terra, evitant el fil neutre (per exemple, degut a un neutre trencat o un fil vif que toca l'estrucura metàl·lica d'un electrodomèstic o una superfície humida). Els faults a terra poden no generar els pujols de corrent elevats necessaris per fer saltar un disjuntor estàndard, especialment si només una petita quantitat de corrent fugi a terra. Aquesta fuga pot crear riscs d'electrocussió severos sense arribar al llindar de salt del disjuntor.

Com Respon un Disjuntor Estàndard a un Curt Circuit o Fault a Terra?

Examinem com un disjuntor estàndard es comporta i reacciona a curts circuits o faults a terra en un circuit, tal com es mostra a continuació.

Considerem aquest exemple: En un panell principal de 120V/240V, un circuit d'il·luminació és controlat i protegit per un disjuntor estàndard de 15 amperes en un subministrament de 120V, i la connexió neutra es perd.

Com es mostra en la figura, si la barra neutra al panell principal no està disponible, la corrent de retorn intenta fluir de volta a la barra neutra. Com que la barra neutra està connectada a la barra de terra, l'únic camí de la corrent de tornar a la font (normalment el transformador) és a través del fil de terra. Això forma un circuit, permetent que aproximadament 2.4 amperes de corrent de fault flueixin. La bombolla de llum pot encara emitir un glo dim.

Aquesta corrent de fault de 2.4 amperes és ben per sota de la capacitat del disjuntor de 15 amperes, per tant, no salta. Com a conseqüència, el circuit presenta un risc d'electrocussió, ja que tots els components metàl·lics, inclosos els forats d'equipaments, conductors metàl·lics i els cossos metàl·lics dels dispositius connectats, es carreguen amb aproximadament 72V CA.

Ara, considerem un altre escenari on el neutre es perdi i el fil calent toqui el cos metàl·lic del dispositiu, creant un "doble fault". En aquest cas, la llum està apagada degut a l'absència de resistència de càrrega. Com es mostra en la figura, una corrent de fault d'aproximadament 4 amperes flueix a través del conductor de terra de tornada a la font.

Una altra vegada, tots els components metàl·lics del circuit es carreguen amb 120V CA. Aquesta corrent de fault de 4 amperes roman per sota del llindar de 15 amperes del disjuntor, per tant, el disjuntor no salta. Si un operador toca l'encastre de l'equipament, el conductor metàl·lic o el cos metàl·lic del dispositiu, corre el risc d'una electrocussió greu.

Per mitigar aquests riscs, es recomana un disjuntor GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) sobre un disjuntor estàndard. Els disjuntores GFCI estan enginyats per detectar faults a terra i actuar en escenaris perillosos, incloent aquells causats per un neutre trencat, assegurant una operació més segura.