Com Respon un Interruptor Estàndard a una Falta Elèctrica

Funcionament del disjuntor per a la protecció de falles

Un disjuntor estàndard és un dispositiu de seguretat crític dissenyat per interrompre la corrent elèctrica en cas de falles, com sobrecàrregues o curts circuits, així evitant danys al sistema elèctric, el sobrescalentament dels cables i riscos d'incendi. La seva acció protectora assegura la seguretat i la fiabilitat del circuit.

Protecció contra curts circuits

• Què passa: Un curt circuit es produeix quan una via de baixa resistència (per exemple, contacte directe entre els cables de fase i neutre) crea un augment abrupte de la corrent que supera amb creus la capacitat del circuit.

• Resposta del disjuntor: El disjuntor detecta l'increment instantani de la corrent i actua gairebé immediatament (en mil·lisegons), tallant la corrent per:

• Prevenir el sobrescalentament excessiu que podria danar components.

• Mitigar el risc d'incendi o arcs elèctrics.

Protecció contra sobrecàrregues

• Què passa: Una sobrecàrrega es produeix quan la corrent total consumida pels dispositius connectats (per exemple, diversos electrodomèstics o maquinària de gran potència) supera la capacitat segura del circuit a llarg termini.

• Resposta del disjuntor:

• Prevenir el sobrescalentament dels cables i la deterioració de l'aïllament.

• Evitar riscos d'incendi per a la corrent excessiva prolongada.

• El mecanisme tèrmic intern del disjuntor detecta la corrent excessiva sostenida.

• A mesura que persisteix la corrent, l'element calefactor del disjuntor es calenta, fent que una lletxa bimetàl·lica es corbei gradualment.

• Quan la lletxa es corbei suficientment, el disjuntor actua, tallant el circuit per:

Com opera un disjuntor estàndard durant les falles elèctriques?

Un disjuntor estàndard típic no pot detectar falles a terra ni l'absència d'un cable neutre. En comptes, només proporciona protecció contra curts circuits i sobrecàrregues. És per això que el Codi Nacional d'Electricitat (NEC) requereix l'ús de disjuntors interruptors de falla a terra (GFCI) per assegurar una protecció adequada tant per als dispositius com per a les persones.

A continuació, es mostren exemples de circuits que il·lustren com es comporta un disjuntor estàndard en condicions normals i de falla:

Condició normal

En el diagrama següent, un circuit d'il·luminació està controlat i protegit per un disjuntor de 15 amperes, alimentat amb 120V des d'un quadre principal de 120V/240V.

Com que no hi ha cap falla en el circuit, tots els components funcionen normalment i la llum s'encén com es preveu.

Condició de curt circuit / sobrecàrrega

Ara, considerem un escenari on es produeix un curt circuit o una sobrecàrrega, per exemple, si el cable de fase entra en contacte amb la carcassa metàl·lica d'un dispositiu (com un portaampolles). En aquest cas, es crea una corrent de falla que retorna a la font d'energia a través del cable de terra. El cable de terra està connectat al cable neutre al quadre principal, formant una via de baixa resistència que completa el circuit.

Degut a la resistència extremadament baixa del cable de terra, una corrent substancial (fins a 600 amperes) surt pel circuit durant la falla, creant una sobrecàrrega severa. El mecanisme intern del disjuntor detecta immediatament aquesta corrent excessiva i provoca una acció de tall. El disjuntor de 15 amperes desconnecta ràpidament el circuit de la font d'energia principal, protegint tant el dispositiu elèctric com les persones de riscos com el sobrescalentament, els arcs elèctrics o el xoc elèctric.

Detecció de falles i accions de tall

Com es mostra en el diagrama següent, el disjuntor de 15 amperes actua immediatament en detectar una corrent de falla que supera la seva capacitat nominal. Aquesta acció desconnecta el circuit de la font d'energia principal, proporcionant una protecció robusta tant contra sobrecàrregues com contra curts circuits.

Disjuntors estàndard i falles a terra

Com s'ha discutit anteriorment, els disjuntors estàndard no protegeixen contra falles a terra, situacions on la corrent elèctrica flueix involuntàriament a terra, ni contra condicions de neutre trencat, ambdós riscos significatius de seguretat. En aquests escenaris:

• Falla a terra: La corrent es desvia de la via de circuit prevista i flueix a terra (per exemple, a través d'una persona o un dispositiu defectuós), creant un risc perillos d'electrocutació.

• Neutre trencat: Un cable neutre desconnectat pot causar desequilibris de tensió, forçant la corrent a buscar alternatives (per exemple, a través de caixes d'equipament o cables de terra), el que pot conduir a sobrescalentaments o electrocutacions.

En ambdós casos, la corrent de falla pot completar el circuit a través de rutes no intencionades, bypassant el mecanisme de protecció contra sobrecàrregues i curts circuits del disjuntor estàndard. És per això que es requereixen dispositius especialitzats com els Interruptors de Falla a Terra (GFCI) o els Interruptors de Falla d'Arc (AFCI) per a aquests riscos específics.

Això pot portar a la corrent que flueixi a través de camins no intencionats, incloent conductors neutres i de terra. Més endavant, qualsevol component metàl·lic exposat al circuit pot energitzar-se, portant voltatges perillosos de 72V o 120V, creant un risc sever d'electrocutació o incendi.

Per abordar aquest problema, s'hauria d'utilitzar un disjuntor GFCI en lloc d'un disjuntor estàndard per assegurar la seguretat en cas de falles a terra.