Corriente a través de puesta a tierra de protección

Si conoce la resistencia del camino corto desde el panel de alimentación en vivo hasta el punto de conexión a tierra, simplemente use la Ley de Ohm para calcular la corriente.

$Current = Voltage/Resistance$

La cantidad de esa resistencia depende de dónde esté el corto.

Considere los dos ejemplos a continuación.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

En la lámpara de la izquierda, el cortocircuito es directo desde la línea viva a tierra, no hay resistencia en el cortocircuito aparte del cableado, por lo que la corriente será grande.

10A en un corto directo de línea en vivo es en realidad muy pequeño. Cientos o incluso miles de amperios serían típicos para un corto directo de vivo a tierra hasta que se rompa el interruptor o el fusible.

En la lámpara de la derecha, el cortocircuito está aguas abajo de la lámpara, por lo que la corriente de cortocircuito será la que la lámpara tomaría normalmente con el interruptor cerrado. Tenga en cuenta que también en el circuito de la derecha, cuando el interruptor ESTÁ cerrado, parte de la corriente de retorno fluye de regreso a través de la línea neutra y parte a través del camino corto a tierra.

Observe que en el circuito de la derecha, cuando el interruptor está en cualquier estado, el cortocircuito NO dispararía un interruptor clásico ni quemaría un fusible, ya que la corriente no es mayor que la carga normal. Como tal, un disyuntor o fusible regular no protege a las personas de electrocutarse con este tipo de cortocircuito.

Es por eso que los estándares modernos requieren el uso de disyuntores de fuga a tierra (ELCB), también conocidos como interruptores de falla a tierra (GFI). Estos dispositivos monitorean y comparan de manera efectiva la corriente que sale del cable vivo con la corriente que regresa a través del cable neutro. Si hay una diferencia, la corriente se ha filtrado a tierra (oa algún otro lugar) y el disyuntor se dispara y corta la energía.

Al observar el circuito ELCB típico de arriba, puede ver que el cable vivo y el cable neutro están envueltos alrededor de un toroide en su camino hacia la carga. Cuando no hay fugas, las bobinas se anulan entre sí y no se genera ningún campo magnético neto en el toroide. Si hay un desequilibrio en las corrientes, se genera un campo que crea una corriente en la bobina de búsqueda que dispara el relé.

El desequilibrio de corriente requerido para disparar estos dispositivos es muy pequeño en el rango de miliamperios bajos. Sin embargo, tenga en cuenta que eso no significa que no pueda haber una breve ráfaga de corriente alta, amperios. Si ese camino corto es a través de ti y tu corazón, eso aún puede ser capaz de lastimarte seriamente.

Seguro. V=IR. Mida la resistencia desde la ubicación de la falla hasta el bus de tierra en el panel de interruptores. Esa resistencia es R. V = voltaje de falla. I es la corriente que estás tratando de calcular. Resuelva para I e introduzca su número. El objetivo de los sistemas eléctricos conectados a tierra es mantener R muy pequeño para que el interruptor se dispare muy rápidamente. Es bueno que su interruptor se disparó, no está mal. Esa es la idea completa.

Se puede agregar otra capa de protección mediante el uso de un interruptor que detecta la corriente de falla a tierra. En los EE. UU., estos se denominan dispositivos GFI (interrupción de falla a tierra) o GFCI (interrupción de circuito de falla a tierra). En el Reino Unido, creo que se llaman RCD (dispositivo de corriente residual). Estos disyuntores o dispositivos de protección aguas abajo detectan cualquier desequilibrio en la corriente que fluye a través de los dos cables y disparan el disyuntor si el desequilibrio es superior a unos pocos mA.

Los sistemas conectados a tierra que también usan GFI/RCD brindan una protección bastante buena contra el riesgo de descargas eléctricas.

Nota: He pasado por alto algo aquí que podría ser importante en algunas circunstancias. El voltaje disponible en su panel de servicios públicos es razonablemente constante con cargas normales. Pero si su falla es un cortocircuito, entonces el voltaje de la red caerá un poco debido a la resistencia en los cables, transformadores, etc. Si desea predecir con precisión la corriente en una falla, querrá agregar toda esa resistencia a " R" cuando haga su cálculo. Pero la corriente seguirá siendo muy grande, suponiendo que la resistencia de falla sea baja.

Puede estimar la corriente analizando la ruta de falla como cualquier otro circuito. Incluya la resistencia de la línea viva desde el interruptor hasta el equipo y la ruta de tierra de regreso al interruptor. Para estimar una corriente máxima, suponga que la corriente y la tierra están conectadas al equipo. Entonces, cualquier corriente de falla debe ser igual o menor que eso, dependiendo de dónde se encuentre la falla en el equipo.

Necesitarás el material y el calibre de las líneas para buscar la resistencia por unidad de longitud. Si no puede obtener una buena longitud, asuma la ruta más corta. En otras palabras, estime una longitud de ruta baja. Y mientras esté allí, verifique si el interruptor está clasificado para romper tanta corriente. (Gracias a Big Clive por el último).