Adición de una ruta resistiva entre conductores vivos y tierra: problemas de seguridad

(Nota: estoy en el Reino Unido, por lo que los términos 'línea' y 'neutro' se refieren a los dos conductores principales activos)

Estoy tratando de establecer una lista de problemas de seguridad que debo tener en cuenta si decido introducir una ruta resistiva entre cualquiera de los conductores de red vivos y la tierra en un dispositivo de Clase I, o si decido si debo evitar la idea por completo.

La razón de esto es que estoy trabajando en un circuito que realiza una serie de mediciones de diagnóstico en la fuente de alimentación que se integrará en un dispositivo (resistencia a tierra, polaridad correcta de línea/neutro y voltaje de CA), el circuito desconectará la fuente en caso de una falla. Una idea para el circuito implica rutas resistivas entre los conductores vivos y la tierra (otras versiones usan detección capacitiva pero tienen una serie de problemas): consulte el "Escenario 1" en la imagen a continuación para obtener un esquema simplificado. También puedo pensar en otras situaciones en las que alguien podría considerar usar una resistencia entre un conductor vivo y la tierra, por ejemplo, para garantizar que los capacitores Y en un filtro CM estén drenados ('Escenario 2' a continuación), así que

Esquemático

La tierra en el dispositivo está unida al chasis y aparece en varios conductores externos. Inicialmente estaba en contra de la idea de usar una resistencia entre los conductores vivos y la tierra, ya que esto compromete el aislamiento galvánico, sin embargo, a medida que lo pensaba más, comencé a inclinarme hacia la opinión de que esto es posible si se hace con cuidado. No he encontrado ninguna fuente que se ocupe específicamente de este problema; sin embargo, indirectamente, al leer sobre pruebas y regulaciones de seguridad eléctrica, así como usando algo de sentido común, he compilado una lista de requisitos que, si se cumplen, podrían hacer que esto sea aceptable:

  • La resistencia debe ser lo suficientemente alta para minimizar la corriente de fuga, más obviamente para no disparar el RCD (el umbral en el Reino Unido es de 30 mA), sin embargo, una restricción mucho más restrictiva es una prueba de aislamiento: por ejemplo, si entiendo correctamente durante se aplica una prueba PAT de 500 V CC entre los conectores vivo y de tierra, y la resistencia de aislamiento medida no debe ser inferior a 1 MOhm. De esto se deduce que la resistencia total de la ruta resistiva debe ser de al menos 1 MOhm más un margen de seguridad (¿quizás 2 MOhm?)
  • Los componentes en la ruta resistiva deben tener una potencia nominal suficiente para manejar tanto la disipación en uso normal como la disipación durante una prueba de aislamiento como la anterior.
  • La ruta resistiva no debe presentar un riesgo de picos de voltaje en los conductores activos que lleguen al conductor de tierra, por lo que se debe usar la supresión de voltaje transitorio adecuada antes de la ruta resistiva y/o incorporarse a ella. En mi circuito, tal como se muestra en el 'Escenario 1', usaría supresión de transitorios de voltaje más alto entre los conductores activos y la tierra, así como supresión de transitorios de voltaje más bajo entre las entradas de detección y la tierra.
  • La construcción física de todas las resistencias debe ser tal que se cumplan los requisitos de separación y fuga entre los conductores vivos y la tierra (por ejemplo, utilice una resistencia de orificio pasante donde la distancia entre los conductores sea superior a 5 mm).

Después de crear esta lista, todavía no estoy seguro de que sea una buena idea, en parte porque nunca he visto que se haga esto, por lo que la pregunta es si me perdí algo o si hay alguna otra razón por la cual las resistencias entre conductores vivos y se debe evitar la tierra?

Por supuesto, soy consciente de que los aisladores siempre tienen una resistencia finita y los condensadores Y tienen una resistencia de fuga que, en este contexto, es teóricamente idéntica a tener resistencias paralelas de muy alto valor, ¡pero estas resistencias son mucho más altas que el rango de megaohmios considerado aquí!

El límite legal de corriente de fuga a tierra es de 5 mA o 1 mA en el Reino Unido, según la clase del aparato.
De acuerdo con las reglamentaciones de cableado de la 16.ª edición , "las corrientes de fuga máximas permitidas se enumeran en el Apéndice L de la 2.ª edición de la Nota de orientación 1, y varían de 0,25 mA para aparatos Glass II a 3,5 mA para equipos de tecnología de la información (consulte {7.8.2 } )". 7.8.3 menciona: "Cualquier pieza de equipo que tenga una corriente de fuga superior a 3,5 mA debe estar equipada con una etiqueta junto a la conexión de alimentación primaria que diga: - "CONEXIÓN A TIERRA DE ALTA CORRIENTE DE FUGA es esencial antes de conectar el suministro""
Gracias, solo para ser claros, la cifra de '30 mA' que mencioné en el primer punto es puramente una referencia al límite de disparo del RCD, el requisito de resistencia de aislamiento de >= 1MOhm que mencioné de hecho conduce a <= 0,24 mA a 240 V CA , que está bien no solo para la Clase I sino también para la Clase II.
La tierra se utiliza como conductor de seguridad, por lo que no se debe aplicar corriente en ningún momento. Lo segundo es que el conductor de tierra y el cable limpio están unidos en el gabinete eléctrico antes del RCD (si lo hay). No está claro por qué necesita esto, tal vez con una descripción de su dispositivo de prueba podría obtener una mejor ayuda.
@MarkoBuršič Es normal tener una pequeña fuga a tierra debido a los condensadores de filtrado EMI en las fuentes de alimentación.
@MarkoBuršič estuvo de acuerdo en que no está claro por qué esto es necesario.
Sí, tenía la intención de que las resistencias absorbieran corriente que está dentro de las restricciones de corriente de fuga. Lamento no haber descrito el circuito en detalle; solo quería investigar el problema general del uso de resistencias entre conductores vivos y tierra. Para aclarar cualquier ambigüedad, el circuito es parte de un dispositivo que distribuye energía a otro hardware conectado diseñado para ser utilizado en instalaciones de sonido en vivo donde existe la posibilidad de cableado inadecuado o suministros deficientes; por lo tanto, el dispositivo analiza la entrada de red y solo conecta los conectados. hardware si la red pasa todos los diagnósticos.
Si el dispositivo está destinado a tomar una medida para probar el cableado, diría que no hay problemas con respecto al uso de resistencias. Tal vez podría buscar en algún otro foro para investigar cómo se hacen los probadores de instalación. Para el Reino Unido, estos instrumentos se venden bajo la marca Alphatek, Metrel / Eurotest
Mi consejo es que no hagas esto. Está tratando de hacer que su equipo sea lo suficientemente inteligente como para detectar el peligro y apagarlo. Mi consejo es que, en lugar de hacer eso, simplemente agregue dispositivos de protección de circuitos como GFCI o AFCI a su equipo. Admito que no leí toda su larga pregunta y me disculpo. Pero fue bastante largo.
@mkeith: gracias, sin embargo, la pregunta era sobre el concepto general de usar resistencias entre conductores vivos y tierra y si esto se puede hacer de manera segura, no sobre cómo implementar el circuito de protección específico que describí: el circuito de protección es solo el escenario actual en que tales resistencias aparecen, provocando la pregunta. Sin embargo, para responder a su comentario, el dispositivo de hecho tendrá un RCD/GFCI y disyuntores, y mi circuito funcionará junto con estos para proporcionar características adicionales de diagnóstico, seguridad y control, por lo que en este caso es una función de diseño requerida.

Respuestas (1)

(Esta respuesta se refiere a las regulaciones del Reino Unido, ya que el autor de la pregunta se encuentra en el Reino Unido).

Dada la resistencia de 2 MOhm como se discutió en su pregunta, la corriente de fuga a tierra sería aceptable a 0.1 mA.

Otro punto a considerar es que los capacitores de clase Y/clase X que se usan típicamente para la supresión de RFI se someten a pruebas de seguridad y se requiere que fallen en circuito abierto . Es posible que no ocurra lo mismo con las resistencias que elija usar.

De acuerdo con las normas de cableado de la 16.ª edición, existe un límite en la corriente de fuga a tierra para los aparatos de clase 1:

5.9.3

Las corrientes de fuga máximas permitidas se enumeran en el Apéndice L de la 2.ª edición de la Nota de orientación 1 y varían de 0,25 mA para aparatos Glass II a 3,5 mA para equipos de tecnología de la información (consulte {7.8.2})

Los aparatos con mayor fuga deben tener etiquetas de advertencia y una conexión a tierra de alta integridad.

7.8.2

Cualquier pieza de equipo que tenga una corriente de fuga superior a 3,5 mA debe estar equipada con una etiqueta junto a la conexión de alimentación principal que diga:-

CORRIENTE DE FUGA ALTA
conexión a tierra indispensable antes de conectar la alimentación

5.9.3
7.8.2

nota: Parece probable que debería haber alguna regulación que impida una conexión entre vivo y tierra con resistencias estándar de pantano que tienen una probabilidad mucho mayor de fallar en cortocircuito que los capacitores con clasificación Y ... pero no sé qué esa regulación es, por lo que no la he mencionado en la respuesta si existe.
Gracias, tenía en mente buscar las características de falla de las resistencias antes de seleccionar la pieza. En el peor de los casos, usaré resistencias fusibles (que generalmente tienen un valor bajo) en serie con la red para mayor protección. Aceptaré esto como una respuesta si nadie presenta información contradictoria ...
BS7671 es un estándar de instalación, no un estándar de equipo, por lo que no esperaría encontrar consideraciones detalladas sobre las partes internas del equipo en él. De hecho, el enfoque habitual para la confiabilidad de la resistencia es hacer funcionar 2 o más resistencias de valor similar en serie, de modo que si una de ellas se corta, la fuga no aumenta tan dramáticamente (esto no funciona tan bien con capacitores, de ahí la existencia de resistencias especiales). condensadores de seguridad)