¿Cuál es la forma más sencilla y segura de hacer/romper automáticamente un enlace de tierra a neutro en un sistema de CA móvil?

Tengo una unidad de inversor/cargador, con las características que quiero, que normalmente no se usa en un RV. (Desafortunadamente) no hace/rompe automáticamente un enlace neutral. Me gustaría hacer esto automáticamente cada vez que la energía de la costa esté conectada al RV. (Según lo requerido por los códigos eléctricos).

Experimenté con un relé electromecánico 2 NO 2NC con la bobina conectada a la toma de tierra de 120 V entrante. Para la prueba, coloqué un enlace de tierra a neutro a través de uno de los contactos NC, de modo que cuando no había energía en tierra, se hizo el enlace. Esto pareció funcionar. Cuando se activaba, el vínculo se rompía, cuando se desenergizaba, el vínculo se restablecía.

Pero la bobina podría fallar algún día, y el fabricante dijo que debería fallar en su estado normal, no en su estado energizado. Entiendo que no es una certeza y, por lo tanto, trataré ese tema por separado. Pero por esas razones también probé haciendo que la energía de la costa pasara a través de uno de los contactos NO. De esa manera, si el dispositivo falla y el enlace de tierra a neutro no se rompe, la energía tampoco pasa a través de las cargas de la casa.

Al probar esto, la bobina comenzó a rebotar y no pasó energía a través de los contactos. Llamé al fabricante, quien me dijo que no puede alimentar una bobina EM con la misma fuente que está ejecutando a través de los contactos. La bobina y los contactos normalmente están aislados, pero al usar la misma fuente para ambos, ahora ha creado efectivamente un puente entre ellos, lo que da como resultado una vibración/rebote constante, muy parecido al uso de los viejos timbres de CA.

Siendo ese el caso, en un escenario de falla del chasis donde la tierra se calienta, la bobina se conectaría nuevamente a la misma fuente que uno de los contactos, por lo que parece que un contactor como este no se puede usar para esta aplicación.

Por lo tanto, estoy explorando alternativas. Una opción puede ser los relés de estado sólido, pero ¿alguien sabe con certeza si tendrán el mismo problema? Veo muchos a la venta en Amazon que dicen "encienda el ventilador cuando apague las luces" y otras declaraciones similares que sugieren que la entrada y la salida del SSR se pueden conectar a la misma fuente sin problemas. ¿Es esto correcto?

Tenga en cuenta que agradezco las palabras de precaución y estoy siendo cuidadoso. Estoy probando todo con equipo de protección completo en un banco.

Aquí está el diagrama de cableado del sistema, pero aún no había dibujado un diagrama para el contactor que estaba planeando usar para hacer/desconectar la conexión a tierra con el neutro. Es el cuadro amarillo grande con texto en la parte inferior derecha. (actualización: ahora se incluye un dibujo separado). Originalmente probé con la bobina alimentada desde 1 pata de la red pública de 120 V activa (la que siempre se alimentará cuando se usen conexiones monofásicas de 120 V o cuando se usen conexiones de 120/240 V de fase dividida), y esa misma pata pasó por los contactores NO contacto y luego conectado a los disyuntores de CA en el diagrama. De esa manera, si el contacto NC de la bobina no lograba romper la conexión a tierra con el neutro cuando estaba conectado a la red eléctrica, ni siquiera llegaría energía a los interruptores, y sabría reemplazar el contactor. Pero esto no funcionó en las pruebas de banco y el fabricante dice que nunca lo hará.

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Actualización: he añadido un dibujo. Comprenda que mis habilidades con los diagramas aún son limitadas y estaba tratando de dibujar el dispositivo usando los únicos objetos disponibles en la biblioteca de EasyEDA. También quería que la orientación coincidiera con el diagrama del Contactor y mi cableado. EasyEDA no indica cuando un cable salta sobre otro, así que cerca de R2 verás que traté de hacer la forma típica de salto, pero si no hay un nodo rojo, entonces significa que no hay conexión. Tenga en cuenta también que la conexión de tierra a neutro del chasis del vehículo a través de R1 y R2 es un código obligatorio para la alimentación del RV cuando no se ejecuta en la red eléctrica principal o en tierra. No hay debate sobre esto. Donde tengo un disyuntor y una carga dibujados a continuación, ahí es donde la energía entrante llega al interruptor de CA que se muestra arriba y luego sale a las cargas. Pero incluí un CB simple y cargué a continuación para completar el dibujo.

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Aquí también hay un dibujo del frente del Contactor. Notarás que es de 4 polos, pero no pude encontrar uno de 4 polos en EasyEDA, así que usé la siguiente mejor opción.

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Use el inversor para alimentar el relé que es NC a tierra y luego se abre. La corriente de tierra es normalmente baja y solo hay corrientes de ruido SMPS. ¿Utiliza GFCI?
Considere agregar un diagrama de cableado a su publicación si desea obtener comentarios más útiles.
@Tony No puedo usar la salida del inversor porque también toma la entrada de CA y simplemente la pasa a las cargas, por lo que el enlace de tierra a neutro debe permanecer roto. Pero en el instante en que se desconecta la energía de la costa, ese enlace debe restaurarse porque ahora el inversor es la fuente y no hay otro enlace de tierra a neutro.
@Pat buena llamada Pat. Agregué uno del sistema general, pero necesito hacer uno para el contactor que estaba tratando de usar.
Dibuja un boceto/esquemas de lo que hiciste/quieres. Estas imágenes comerciales no sirven para nada. Sus afirmaciones sobre el "rebote de la bobina" y lo que dijo el fabricante se deben a un cableado incorrecto. Explique más: ¿es un vehículo, un barco,...? ¿Por qué le gustaría conectar/desconectar la tierra y el neutro juntos? ¿Cuál es el objetivo principal?
Debe mostrarnos un diagrama de cómo conectó a ese contratista. Solo el contratista. Ese es el último que es más relevante para su pregunta y fundamental para una respuesta útil.
La conexión a tierra por seguridad siempre es necesaria para proteger contra fallas de línea o corrientes de fuga a tierra. También está unido a Neutral en el DT. No veo por qué separarlo.
Es un código requerido para que los dispositivos marinos y de vehículos recreativos establezcan y rompan la conexión a tierra a un enlace neutral cuando se enciende y se apaga la energía de la costa. Cuando la energía está fuera de la costa, debe hacer ese enlace; de ​​lo contrario, no tiene protección contra fallas porque su inversor ahora es la fuente y si se cortocircuitó con el chasis, necesita un camino de regreso a neutral para disparar un interruptor de circuito. Algunos inversores hacen esto internamente, pero no todos. Conseguiré un diagrama de cómo conecté el interruptor. Solo quería obtener el diagrama del sistema principal para que la gente no siguiera sugiriendo soluciones que son incompatibles con el cableado del inversor.
@MarkoBuršič Buena decisión. Simplemente no había tenido tiempo. Ahora está agregado.
@brhans Buena decisión. Ahora está agregado.
¿Está seguro de que el inversor no tiene GND y Neutral unidos en el interior de forma permanente?
Creo que debería actualizar la pregunta para incluir la marca y el modelo del inversor y el enlace a la hoja de datos o al manual de instalación o lo que sea.
@mkeith Absolutamente 100% seguro. Se establece explícitamente en la guía del usuario que el dispositivo no hace esto y que el usuario debe hacerlo cuando se encuentre en verdaderas situaciones fuera de la red. Puedo actualizar para incluir la hoja de datos, pero el documento de instalación tiene alrededor de 100 páginas y el manual también es muy largo. Es un dispositivo complejo. Pero ahora mismo ni siquiera está conectado. Esto es completamente solo una prueba de hacer/abrir tierra a un enlace neutral con un contactor. No se le pide nada más a este grupo. No tengo ninguna razón para creer que el inversor funcionará de manera diferente a su manual de usuario cuando llegue el momento de conectarlo.
No me fijé demasiado en esto con respecto a su problema real, pero por la forma en que dibujó su nuevo diagrama, el contacto NC de su relé entre R1 y R2 no tiene sentido, ya que estos puntos parecen estar conectados directamente por un cable. ¿Un error quizás?
@Pat El dibujo muestra el relé cuando aún no está energizado. No pude encontrar la manera de agregar las flechas para indicar el movimiento. Cuando está energizado, la conexión R1 - R2 está rota. Esto es necesario porque hay otra fuente de 120 V: el inversor/cargador. Está en el dibujo pictórico más grande de arriba. Cuando se trata de la fuente, el enlace tierra-neutro debe ser realizado por el contactor. Cuando llega la energía de la costa, el vínculo debe romperse. Intentaré actualizar el diagrama, pero se vuelve difícil de manejar. Todo el cableado es correcto y verificado. El único problema es la conexión/desconexión a través del contactor cuando está en tierra.
Esa es la cuestión, la conexión no está rota porque R1 y R2 están conectados juntos en su esquema. Siga la línea verde de R1 a R2. Creo que necesitas borrar un segmento de él.
@pat lo siento, pero R1 y R2 solo están conectados a través del contactor dentro del RV. En el panel de servicios públicos remotos en el extremo derecho, están conectados como deberían estar, pero una vez que se conecta la alimentación de "tierra" y la bobina se energiza, la conexión local R1 y R2 se rompe, como debería ser. Nuevamente, tenga en cuenta que EasyEDA dibuja cables uno sobre otro sin forma de salto. Traté de hacer uno anticipando este tipo de confusión y lo dije en las notas de actualización. A menos que vea un nodo rojo, no están conectados donde se cruzan.
Vea la ruta resaltada en la imagen vinculada: imgur.com/a/bKOZ9IO
@pat Hola Pat, esto es infructuoso. Pasemos al chat para poder explicarte. La conexión que resaltó es correcta cuando está conectada a la red eléctrica. En ese caso, el contratista rompe el bono G+N. PE todavía está conectado a tierra del chasis como debería ser. Hot todavía alimenta A2 y 2, -Neutral todavía proporciona retorno para A1 y 1. Eso es lo que quiere en la energía de la costa. Pero cuando se va la energía de la costa, el contactor necesita restaurar el enlace. Lo que no se muestra es la fuente del inversor que necesita ese vínculo.

Respuestas (4)

Si entiendo correctamente, tenía una solución de trabajo donde cuando el RV está desconectado, el RV Neutral y la tierra del chasis del RV están conectados a través de un contacto NC en un contactor (lo llamo contactor 'GN'). Cuando se aplica la energía de la costa, ese contactor se abre y desconecta el neutro del vehículo recreativo y la tierra del chasis.

Usted identificó que si este contactor GN fallara, no habría otra protección contra una conexión a tierra incorrecta. Le gustaría alguna redundancia si este contactor no se abriera correctamente.

Podrías implementar lo siguiente:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

A la izquierda está el enchufe de alimentación Shore que proporciona una conexión de línea, neutro y tierra. En el lado derecho están los circuitos internos de 120 Vac del RV.

Para reducir los espaguetis de cables, he dividido el contactor neutro a tierra de RV en una bobina separada (inductor) y un interruptor NO y NC. Ver las etiquetas en el esquema.

El contactor M1 tiene 3 contactos NO (tuve que agregar un tercer contacto), cuando no hay energía disponible en tierra, las conexiones entre la línea de tierra, el neutro y la conexión a tierra se desconectan del sistema. El neutro de RV y la tierra del chasis están conectados.

Cuando se aplica Shore Power, primero se activa el contactor de neutro a tierra del vehículo recreativo. Esto abre la conexión a tierra neutral del RV. Esto también cierra el contacto NA en serie entre Shore Line y la bobina de M1. Cuando ese contacto se cierra, el contactor M1 se cerrará.

Esto asegura que el contactor neutro a tierra del RV se abra antes de que se conecte la línea costera. Si el contactor GN no se abre, la energía de la costa permanecerá desconectada del RV.

Hola @clipboard_waving_enginerd, gracias por tu respuesta. Parece que has entendido el objetivo general (¡al fin alguien lo entiende! ¡Gracias!). Aclare: según su dibujo, la bobina M1 ya debe estar energizada antes de que su bobina tenga una ruta de retorno N. Eso no funcionará, ¿verdad? E incluso si solucionamos eso, creo que al final del día la bobina siempre estará alimentada por la misma fuente que sus contactos están cambiando, lo que según el fabricante no funcionará. Pueden estar equivocados. Estoy abierto a eso. Pero me gusta la idea de usar relés escalonados para ver si eso podría establecer un flujo de orden de eventos.
@BeachInMexico Buena captura, actualicé el esquema. No puedo pensar en una razón por la cual sería importante tener la misma fuente para la bobina y el contacto, con un par de interruptores manuales y una noche podría armar un circuito de demostración y verificar. Sospecho que hubo una falta de comunicación en algún lugar.
Se me acaba de ocurrir que si el suministro de tierra de 120 V no puede proporcionar la corriente de irrupción a través de los contactos, el voltaje en la bobina caerá cuando los contactos se cierren y posiblemente haga que los contactos se abran nuevamente. Los 120V se recuperarían energizando la bobina creando un ciclo de apertura/cierre hasta que algo se rompa. Por lo tanto, todo se reduce a si el suministro de Shore puede proporcionar suficiente corriente de entrada. Si fuera mi dinero, lo construiría y lo intentaría (con una buena forma de matar el poder, por supuesto).
Buena idea. Alguien más también mencionó la retroalimentación de voltaje de la irrupción. Mi prueba original fue con una irrupción moderada (shopvac dejada en posición) porque ese es el peor de los casos de dejar muchas cargas encendidas y luego cambiar a tierra. Utilicé intencionalmente un cable de extensión antiguo de 100' 14 AWG con el razonamiento de que probablemente era el peor de los casos en el parque de vehículos recreativos/el escenario de conexión de la casa de un amigo. Tal vez ese combo fue demasiado para el contactor, pero al eliminar el contactor de la ecuación, la aspiradora de taller se encendió con Vdrop a 115V. Sin embargo, podría haber sido mucho más bajo durante la irrupción.
Suena como una buena prueba. Agregar un botón pulsador con pestillo en serie de la bobina del contactor GN es su mejor opción. De esa manera, aplicar la energía de la costa requiere primero enchufar el RV y luego presionar un botón "conectar". Si el suministro no puede generar la corriente de arranque, la conexión falla, pero no se reinicia ni cicla automáticamente. Esto le pedirá que apague las cargas en el RV. Una vez que el RV esté conectado, puede volver a conectar las cargas deseadas secuencialmente. Al final del día, el suministro de tierra solo puede hacer mucho.
Gracias por la idea Clip. Para otra persona, eso podría funcionar, pero hay una razón por la que diseñé el sistema de esta manera. El inversor aceptará la energía de tierra entrante y cambiará en <1 ciclo, lo cual es excelente porque entonces el aire acondicionado no necesita reiniciarse. Una vez que las baterías manejan la irrupción de la unidad de aire acondicionado, cambiar a tierra es ideal para evitar el ciclo de la batería. Incluso un cable viejo de calibre 14 de 100' en una línea de 10A está bien, porque una vez encendido, la unidad usa 300-600 vatios. Pero la irrupción de arranque es de 3,3 kW. Entonces, apagar todas las cargas de RV no funciona para mí. De ahí el contactor.

Me gustaría [hacer/romper automáticamente una conexión a tierra a neutral] cada vez que la energía de la costa esté conectada al RV

El siguiente circuito debería funcionar si su unidad de inversor/cargador tiene conexiones separadas para la salida del inversor y la entrada del cargador.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Cuando la energía de la costa está disponible, el Neutro y la Tierra del sistema de distribución de CA del RV están "sin unir". (Siempre que su única conexión sea a través del relé).

[El esquema muestra la conexión a tierra de protección de la toma de tierra conectada a la conexión a tierra de protección del RV. La suposición hecha es que la conexión a tierra de protección de la toma de tierra es similar al potencial real de tierra (o agua) cerca del RV.]

[El esquema solo muestra una línea "en vivo". Si se utilizan dos líneas vivas, L1 y L2, necesitará un relé más grande o separado para desconectar el inversor de la toma de tierra, cuando la toma de tierra esté disponible.]

[Si la unidad de inversor/cargador no tiene conexiones separadas de salida de inversor y entrada de cargador, el circuito anterior, por sí solo, no funcionará y requiere circuitos adicionales. Proporcione el fabricante y el número de modelo de la unidad inversora/cargadora.]

Ejecuté un enlace de tierra a neutral a través de uno de los contactos NC, de modo que cuando no había energía en tierra, se hizo el enlace. Esto pareció funcionar. Cuando se activaba, el vínculo se rompía, cuando se desenergizaba, el vínculo se restablecía.

El circuito anterior hace eso, pero también conecta el neutral de tierra al neutral de RV después de que se rompe el enlace, y rompe la conexión entre el neutral de RV y el neutral de tierra antes de que se restablezca el enlace (cuando se quita la energía de tierra).

Pero la bobina podría fallar algún día, y el fabricante dijo que debería fallar en su estado normal, no en su estado energizado. Entiendo que no es una certeza y, por lo tanto, trataré ese tema por separado.

En el circuito anterior, si la bobina falla, entonces la energía de tierra L1 permanecerá desconectada de la energía de RV L1. [Existe otro posible modo de falla de los relés, que es que los contactos se suelden entre sí. Si esto sucediera, el RV aún puede extraer energía de la orilla, pero no puede suministrar energía a la orilla (o al RV) desde el inversor.

Al probar esto, la bobina comenzó a rebotar y no pasó energía a través de los contactos.

Todavía no he visto un diagrama de circuito preciso de cómo se realizó esta prueba. Supongo que hay un problema con el diseño/cableado. Hay problemas con el diagrama que ha proporcionado, que se analizan en mi respuesta a su otra pregunta .

Llamé al fabricante, quien me dijo que no puede alimentar una bobina EM con la misma fuente que está ejecutando a través de los contactos.

Sin duda, puede alimentar la bobina de un relé con la misma potencia que envía a través de los contactos, siempre que la bobina esté clasificada para ese voltaje. Si obtiene una oscilación constante de encendido y apagado, puede deberse a un cableado incorrecto. Es decir, el efecto de "timbre de la puerta" que está viendo posiblemente se deba al hecho de que el relé está cableado de tal manera que cuando se energiza la bobina, abre contactos que rompen el circuito que alimenta la bobina. Luego, la bobina se desenergiza, cerrando los contactos, permitiendo que se aplique energía a la bobina nuevamente, y el proceso se repite. Este es un problema de diseño o cableado, y de ninguna manera niega el hecho de que un relé puede ser alimentado por la misma fuente de alimentación que se aplica a sus contactos. Solo tiene que hacerse bien.

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¿La preocupación aquí es básicamente el riesgo de una falla neutral aguas arriba?

La solución realmente correcta es probablemente un transformador de aislamiento (revestido de plástico) justo detrás de la alimentación externa, y tratar todo el lado secundario como un suministro derivado por separado sin ninguna conexión a la toma de tierra.

Esto es lo que hago en el barco, ya que la energía de la costa del puerto deportivo es un espectáculo de mierda completamente aleatorio, y entre esto y poder cambiar el transformador, puedo hacer frente a la mayoría de las cosas y NO tener problemas de corrosión electrolítica.

Sin embargo, un barco no tiene (siempre que lo montes bajo) un problema grave con unas pocas decenas de kg de hierro y cobre.

Un enfoque más ligero para un RV, sería un RCD trifásico (GFCI) cableado con neutro vivo y tierra externa a través de los contactos trifásicos, esto NO funciona como un RCD convencional (por lo que también necesita uno de dos polos) pero detecta la presencia de corriente en la tierra que está siendo impulsada externamente y dispara toda la línea en esta situación (los tres conductores). Esto es esencialmente lo que hace un dispositivo de protección contra fallas PEN para cargadores EV y esa podría ser la manera más fácil de obtener el equipo.

Hola Dan, gracias por la sugerencia. Lo investigaré, pero como mencionaste, había mirado los transformadores desde el principio y el tamaño y el peso los descartaron. Curiosamente, este inversor en realidad tiene un transformador dentro para tomar la entrada monofásica de 120 V y generar una fase dividida de 120 V/240 V. O puede tomar una fase dividida de 120/240 V y simplemente pasarla a las cargas. Esperemos que su RCD trifásico sea una respuesta viable.

A partir de su imagen, el suministro entrante tiene L, N y PE. No puede unir N y PE juntos, deben estar separados. Puedes ver en tu foto. que no hay ningún enlace N a PE presente.

El enlace N y PE se debe realizar cuando el suministro de entrada consiste en cable L y PEN, luego se realiza este enlace y se separan N y PE. Después de este punto, no se permite la vinculación adicional, deben separarse para todo el sistema.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

esquemático

simular este circuito

Ahora debería haber una forma estándar de conectar un objeto móvil por medio de un enchufe estándar. Por lo tanto, se debe excluir la L y PEN como forma del 2.º diagrama, ya que este tipo requiere la conexión fija realizada por la compañía eléctrica. Solo el primer diagrama es posible para dispositivos móviles, donde N y PE ya están separados. Quiero dejarte claro que no deberías estar jugando con esta conexión de bonos. Encuentra una solución estándar en su lugar.

EDITAR:

esquemático

simular este circuito

La trampa aquí es que un RV está FUERA DE LA ZONA DE EQUIPOTENCIAL, por lo que la pregunta de qué sucede en una falla neutral aguas arriba del enlace se aplica mucho, ya que eso puede causar que la gran caja de metal que es un RV aumente un voltaje significativo por encima de la tierra local. lo cual es una sorpresa grosera cuando sales descalzo y vas a cerrar la puerta... Hay estándares para esto, pero varían según el país (IIRC por aquí, los enchufes de RV deben estar protegidos por TT y RCD).
Exactamente, en una situación de RV o marina, haces/interrumpes Ground y Neutral cada vez que desconectas/conectas la energía de la costa. Cuando desconecta la energía de la costa, no hay enlace G+N en el sistema (a menos que su inversor lo haga internamente; no todos lo hacen). Una vez fuera de la energía de la costa, el inversor es la fuente. Si hace calor llega al chasis, no hay una ruta de retorno que rompa el interruptor a menos que haya hecho un enlace G+N. Una vez que esté conectado a la red pública o a la toma de tierra, no puede tener un enlace G+N aguas abajo desde el panel principal, por lo que debe romper ese enlace en el instante en que se conecta la toma de tierra. No hay debate sobre este tema. Es código marino/RV.
Ahora he agregado un dibujo del Contactor. Consulte las notas de actualización al final de la publicación original.
@BeachInMexico ¿Qué contactor tienes? modelo exacto? Esos R3, R4 podrían ser solo contactos auxiliares, no uno de alimentación.
@MarkoBuršič Es el contactor 2NO 2NC, segundo desde arriba a la izquierda. Por supuesto, me aseguré de que no fueran contactos auxiliares. Incluso hablé con el fabricante: electrodepot.com/contactorNONC.htm#_2NO_-_2_NC
¿Cuál es la forma más sencilla y segura de hacer/romper automáticamente un enlace de tierra a neutro en un sistema de CA móvil?
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