Disección de un disyuntor diferencial
Un interruptor diferencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que tiene la función de proteger a las personas de las derivaciones causadas por fallas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los artefactos e instalaciones eléctricas. Básicamente se trata de un dispositivo amperométrico de protección que se desconecta cuando el sistema filtra una corriente significativa a la tierra.
Principio de funcionamiento
Su funcionamiento se basa en calcular continuamente la suma de vectores de las líneas de corriente monofásicas o trifásicas y, mientras la suma sea igual a cero, permiten que se suministre electricidad; pero el suministro se interrumpe rápidamente cuando la suma excede un valor predeterminado según la sensibilidad del dispositivo.
El disyuntor bipolar incorpora en su interior un transformador toroidal, en él se conectan arrollamientos o bobinas de fase y neutro y un hilo de mando que incorpora en sus extremos un solenoide. Cuando la intensidad de entrada y la de salida (o de fase y neutro) no son iguales, los flujos de corriente que se forman en el toroide también dejan de serlo y se crea por tanto una diferencia de flujos que induce a su vez una intensidad que circula por el hilo de mando y estimula el solenoide. Esto provoca el desplazamiento de los contactos del interruptor diferencial y la apertura del circuito.
Disección
Procederemos al despiece de un interruptor diferencial Zoloda ZPD hasta llegar hasta sus mínimos componentes y explicaremos la función de cada una de ellos.
Polos: 2 Tensión de empleo Vo: 230 V ~
Frecuencia: 50/60 Hz Corriente asignada In: 25 A Clase de Disparo: AC
Sensibilidad IΔn: 30mA = 0,03A
Conforme a Norma: IEC 61008 Capacidad de conexionado: (para cables flexibles) hasta 25 mm2
Fijación: Sobre riel Din simétrico de 35 mm.
Grado de protección: IP21X según lo establecido en la Norma IEC 60947-1. Tensión de Aislamiento (Ui): ha sido establecida en 660V~. Los ensayos dieléctricos y de líneas de fuga han sido realizados con esa tensión. Vida eléctrica: 2000 ciclos de maniobras
Vida mecánica: 2000 ciclos de maniobras
Certificaciones: Cumple con lo dispuesto por la Res. SCIyM 92/98 de la República Argentina.
Comenzamos la apertura del equipo quitando la tapa frontal, para lo cual extraemos los dos tornillos que se encuentran ubicados en el centro de las borneras y sellados con adhesivo de siliconas.
Una vez extraída la tapa observamos los siguientes elementos que analizaremos en detalle: solenoide de disparo, borneras de conexión, palanca de accionamiento manual y mecanismo de disparo.
El solenoide es el encargado de accionar el gatillo del mecanismo de disparo que produce la desconexión del circuito cuando el disyuntor detecta diferencias entre las corrientes de fase y neutro. Está ubicado a la izquierda de la palanca de accionamiento manual y alojado en un compartimiento metálico que le proporciona sustento mecánico y blindaje electromagnético.
Una vez retirada la tapa metálica de este compartimiento, se observan las dos conexiones de la bobina del solenoide y su sistema de sujeción compuesto por un tornillo y un resorte.
Retirando este tornillo se desmonta el solenoide y se verifica que sus cables se encuentran conectados al transformador toroidal.
En la cara inferior del solenoide observamos su parte móvil. Se trata de un pequeño buje plástico que se desplaza y acciona el mecanismo de disparo del disyuntor al recibir su bobina energía eléctrica del transformador toroidal.
La palanca de accionamiento manual cierra los contactos del equipo a la vez que comprime un resorte que queda bloqueado para que su energía sea utilizada por el sistema de disparo en la desconexión automática. La desconexión o apertura de los contactos se produce cuando el gatillo actúa sobre el dispositivo y este libera al mecanismo de la palanca.
El siguiente paso es la remoción de las borneras de entrada y los contactos principales del disyuntor. Estos se encuentran encastrados a presión en la base de la carcasa del equipo.
Aquí observamos un detalle del conjunto bornera – contacto:
Para la extracción del mecanismo de disparo se debe retirar el tornillo ubicado en la parte posterior de la carcasa y oculto tras un tapón plástico blanco.
Al retirar el mecanismo de disparo quedan expuestos la cámara apagachispas, el transformador toroidal y los contactos móviles con el resorte que los acciona:
La cámara apagachispas cumple la función de extinción del arco eléctrico que se produce en los contactos durante la apertura del circuito.
Aquí se observa el detalle de uno de los módulos apagachispas una vez retirado del interruptor:
Lo último que se extrae del aparato es el conjunto “electromagnético” que esta compuesto por el transformador toroidal y el circuito de prueba.
El transformador toroidal es el corazón del interruptor diferencial ya que su misión es detectar la diferencia entre la corriente de entrada y salida en el circuito. Sobre el toroide hay arrolladas dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación, que producirán campos magnéticos opuestos e iguales mientras las corrientes de de ambos conductores sean de la misma magnitud. Al producirse una fuga o contacto accidental a tierra se producirá un desequilibrio entre las corrientes de fase y neutro y este generará un campo magnético diferencial que inducirá una corriente en la bobina de corriente residual y esta activará el mecanismo de disparo mediante el solenoide.
En la siguiente imagen se observa un detalle del núcleo toroidal con las bobinas de corriente de fase y neutro (amarillo y celeste) y la de corriente diferencial o residual (alambre de cobre esmaltado).
El circuito de prueba o test produce la simulación de falla mediante la derivación de una corriente de fuga entre entrada y salida del dispositivo sin ser censada por el toroide. Esta conexión se realiza cuando al pulsar el botón identificado con la letra “T” del frente del disyuntor este cierra un contacto que conecta una resistencia entre la fase de entrada y el neutro de salida.
En este caso encontramos una resistencia de 3200 Ohm (naranja, rojo, rojo) por la que circulará una corriente de 68 mA (0,068 A) al ser conectada a una tensión de 220V.
En la imagen siguiente observamos todas las piezas que componen el interruptor diferencial estudiado.
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