¿Por qué se calienta el cable neutro?

Calentar el cable neutro puede hacer que se queme y provocar un accidente eléctrico. Esto ocurre con mayor frecuencia cuando las cargas se distribuyen de manera desigual en fases en una fuente de alimentación trifásica y debido a un contacto deficiente. En este artículo explicaremos por qué se calienta el cable cero y qué hacer en esta situación.

Corriente trifásica

Por las razones para calentar cero, debe comprender cómo funciona una red trifásica. La carga en la red trifásica se puede conectar mediante una estrella y un triángulo, y los devanados del transformador de alimentación también se pueden conectar. El devanado tiene dos conclusiones: el final y el comienzo.

Si los extremos de los devanados de un transformador trifásico están conectados en un punto, entonces dicen que este es un diagrama de conexión en estrella. Según las leyes de Kirchhoff, en el punto de su conexión (O), la corriente siempre será cero, es decir, flujo de fase a fase. Si la carga en cada una de las fases (a, b, c) es la misma, entonces los voltajes al comienzo de los devanados (A, B, C) y la corriente en ellos serán iguales. Lo que se ilustra en el diagrama vectorial a continuación, donde las fases de corrientes y voltajes están indicadas por vectores y se desplazan en un tercio del período entre sí (120 grados).

R1 = R2 = R3

I = I1 + I2 + I3 = 0

Nota:

Simétrica se denomina carga trifásica de este tipo, en la que la resistencia de carga (respectivamente, la corriente o potencia consumida) de cada una de las tres fases es la misma.

Pero tan pronto como la corriente en las fases comienza a diferir, cuando la carga en las fases es diferente en potencia, entonces los voltajes en las fases comienzan a diferir entre sí. Esto se llama desequilibrio de fase.

Para resolver este problema, el punto de conexión de la estrella de carga está conectado al punto de conexión de la estrella del transformador. Esto se llama neutro, o cable neutro, o simplemente cero.

Fuente de alimentación para tontos en casa

Poco a poco nos acercamos a la práctica, cuando conectamos consumidores monofásicos a una red trifásica, las cargas son a menudo desiguales, es decir, asimétricas.

Esto a menudo se encuentra en edificios de apartamentos. Se inician tres fases y cero en la casa, una fase y cero en cada apartamento. En un apartamento, solo hay un refrigerador y una bombilla encendidos, un potente calentador eléctrico funciona en el otro, y en el tercero, no se enciende nada. Es decir, las cargas en las fases no son las mismas. Actualmente, la entrada trifásica a menudo se encuentra en los apartamentos, pero la situación no cambia a partir de esto.

En casas particulares, la situación es similar: en la calle, una línea de transmisión de energía trifásica pasa a lo largo de los postes, y 1-3 fases y cero se inician en la casa.

Aún así, ¿por qué se está calentando?

Como resultado de la distribución desigual de la carga a través de las fases en las casas y apartamentos a lo largo del conductor neutro, la corriente fluye. ¿Ha notado que en los cables gruesos de 4 núcleos hay conductores de 3 "fases" con la misma área de sección transversal, y el cuarto núcleo es "cero" o "tierra", generalmente más delgado?

Esto se debe precisamente al hecho de que con una carga simétrica, no fluirá corriente a través de ella, y con una carga no simétrica, la corriente debería ser menor que en un conductor de fase. Pero esto no siempre sucede.

Con cargas no lineales, así como cargas que consumen corriente de forma intermitente (cambio de fuentes de alimentación, y ahora se usan en todas partes) las corrientes en las fases no se cancelan entre sí, además, están saturadas con varios componentes armónicos ... Todo esto es la razón por la cual las corrientes en el punto de unión de la estrella simplemente no están compensadas y puede resultar que la corriente esté en cero el cable estará más que en fase.

Cuando fluye la corriente eléctrica, el conductor se calienta, este es el trabajo impecable de la ley de Joule-Lenz en la práctica. Dice que cuanto mayor sea la resistencia del conductor y cuanto más fluya la corriente eléctrica, más calor se liberará.

También recordamos que cuanto más pequeña es la sección transversal del conductor y cuanto mayor es su longitud, mayor es la resistencia.Además, la calidad de los contactos en la conexión de terminales y cables también depende resistencia de transición. En palabras simples, cuanto mayor es el área de contacto de los contactos y más fuertes se presionan entre sí, menor es la resistencia de transición y menor es su calentamiento.

En dicho contacto, como en la figura a continuación, las superficies son planas, el área será igual al área de la punta que toca la arandela, más la resistencia de la arandela y el área de su contacto con el bus de cobre. Si todos los componentes están en buenas condiciones, no tienen óxidos ni hollín, la resistencia transitoria resultante será baja.

Si las superficies están quemadas, oxidadas u oxidadas, el contacto se obtiene como se muestra en la siguiente ilustración. Aquí se ve claramente que los toques ocurren en puntos individuales, y no en toda el área.

En Bloques de terminales VAGO y otros bloques de terminales de resorte, el área de contacto de una placa con un núcleo conductor redondo es bastante pequeña, por lo tanto, el campo principal de aplicación de dichos bloques de terminales son los circuitos con una corriente de 8-16 amperios, en casos excepcionales cuando el bloque de terminales es estructuralmente capaz de pasar una corriente más grande.

En los bloques de terminales y neumáticos de tornillo, el área de contacto está más determinada por el área del tornillo que presiona el núcleo conductor. A continuación puede ver los bloques de terminales en una funda de plástico.

Una manga hecha de material similar al latón y dos tornillos se encuentra dentro de la carcasa de polietileno. Debido al diseño, los cables trenzados desnudos no se pueden conectar con bloques de terminales de tornillo. Deben estañarse o engarzarse con las puntas del NShVI.

Por lo tanto, con un principio de funcionamiento similar, los bloques de terminales en la base de carbolito proporcionan un mejor contacto debido a la placa de arandela cuadrada. Además, puede hacer un anillo con el cable y envolverlo con un tornillo o usar puntas como NKI.

Si está interesado en formas y medios para conectar cables, escriba en los comentarios y haremos una descripción general de todos los tipos, enumerando las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Donde hace calor

Descubrimos por qué se calienta el cero, y ahora descubramos dónde sucede esto con mayor frecuencia. En primer lugar, el cero puede quemarse en la centralita en la entrada del edificio. Esta es la situación más común, porque en este lugar la carga de todos los apartamentos y de las tres fases cae en el cable cero.

Además, a menudo surgen problemas en el bus cero en el panel eléctrico del variador. Si hay algún autobús, y no está conectado como en la foto a continuación.

A menudo, el bus se monta directamente en el cuerpo del panel eléctrico de acceso, luego se parece al que se muestra a continuación.

En los bloques de terminales de los interruptores automáticos, el cero se calienta, hasta la carbonización de partes de su caja.

Si tiene cableado y enchufes viejos con fusibles o embotellamientos, preste atención tanto a los bloques de terminales de tornillo como a la base del enchufe. El hilo y el contacto central pueden oxidarse y quemarse, como se ilustra en la figura a continuación.

Los neumáticos comunes suelen ser propensos a cero problemas de quemaduras. Esto se debe a su dispositivo y al cumplimiento de las reglas para trabajar con ellos. El método de tornillo para conectar conductores, aunque es ciertamente conveniente, pero dichos contactos deben revisarse al menos ocasionalmente: para pelar y estirar, de lo contrario obtendrá lo que se muestra en la figura a continuación.

Y en condiciones normales, debería verse así:

La solución a los problemas causados ​​por el calentamiento es simple: pele los contactos, los conductores y estire nuevamente. Si el bloque de terminales estaba muy sobrecalentado, reemplácelo, si el cable se calentó en la máquina, ¡es posible que también deba reemplazar la máquina!

¿Qué sucede después y cómo evitar las consecuencias?

A medida que se calienta, el contacto comienza a arder y deteriorarse. Las abrazaderas de tornillo se debilitan debido a la expansión térmica y al enfriamiento posterior después de la descarga. Esto provoca un proceso similar al de una avalancha de crecimiento de resistencia y calentamiento del compuesto. Como resultado, cero tarde o temprano se quema por completo.Al mismo tiempo, puede parecer exteriormente que todavía está en la tira terminal, pero de hecho, todas las superficies adyacentes estarán cubiertas con una capa de óxidos y hollín.

Después de eso, ocurre el fenómeno del que hablamos al principio del artículo: desequilibrio de fase.

Nota:

El hecho de que el cero pronto se quemará puede juzgarse indirectamente por los frecuentes descensos y aumentos de voltaje, especialmente si tiene una entrada trifásica y voltímetros instalados o relés de voltaje y una indicación del voltaje en la red. Si los voltajes son constantemente estables (o las desviaciones son insignificantes), entonces está bien con el cableado.

Con un desequilibrio de fase, la carga, en nuestro caso, las casas o apartamentos privados se conectan en serie a 380 voltios. Los voltajes se distribuirán de acuerdo con la ley de Ohm, donde se enciende una carga más grande, el voltaje se caerá (la resistencia de carga es pequeña), y en el departamento donde se enciende un mínimo de electrodomésticos, el voltaje aumentará (la resistencia de carga es alta).

La consecuencia del desequilibrio de fase en el mejor de los casos será la quema de los conductores en la entrada, el apagamiento de la máquina, etc. En el peor de los casos, debido al aumento de la corriente, el aislamiento del cableado puede derretirse y producirse un incendio.

Para proteger su hogar de los efectos de quemar cero, le recomendamos que instale relé de monitoreo de voltajemejor aún emparejado con SPD. El regulador de voltaje en la entrada del apartamento en esta situación puede no resolver el problema y puede fallar.

Puede ver el diagrama de conexión del relé de voltaje a continuación.

Como tales dispositivos, podemos recomendar modelos populares:

• UZM-50TS (dispositivo combinado con la función de un voltímetro-amperio);

• Digitop VA-32 (opción económica pero confiable, el modelo puede diferir dependiendo de la corriente nominal);

• RN-106.

Comments

[#1 Alex hiel]

No creo que el artículo haya entendido completamente la pregunta "por qué se calienta el cable cero".

Las cargas desequilibradas en realidad causan corriente en el cable neutro de un sistema trifásico. Es trifásico, es decir no afecta al "usuario monofásico" habitual y su cero no se sobrecalienta. Esto sucede antes que él, en la línea de suministro de 3ph y no depende de él de ninguna manera.
Pero debemos tener en cuenta que en una línea trifásica tal asimetría no puedo dar una corriente a cero mayor que la corriente en el conductor de fase. NO PUEDE! Debido a que hay un cambio de voltaje en diferentes fases en 120 grados, lo que simplemente no permitirá que esto suceda. Es por eso que, con una carga de fase uniforme, la corriente en el cable neutro será cero, incluso si en todas las fases será el máximo posible para una línea dada. Es decir, las corrientes de diferentes fases se restan mutuamente en el neutro.

Pero las cargas no lineales, todos los consumidores pulsados, incluidas las lámparas de descarga (iluminación fluorescente) pueden provocar un sobrecalentamiento de cero. Realmente hay muchas de esas cargas ahora, y con su participación significativa en el consumo de energía total en las tres fases, la corriente en el cable neutro puede aumentar tres veces en comparación con la corriente en las fases.
Por qué Todo es muy simple, los mismos "componentes armónicos" que se mencionan en el artículo son los culpables. Y aún más precisamente sus terceros (y múltiplos de tres) armónicos: 3, 9, etc. Básicamente, por supuesto, el tercero afecta, porque el más grande es el más grande. Si dibujamos sus terceros armónicos en las sinusoides de las tres fases, quedará claro que si los armónicos fundamentales de las diferentes fases se restan mutuamente en cero, entonces las corrientes del tercer armónico se suman aritméticamente. Por lo tanto, la corriente está en cero y, en teoría, puede ser tres veces mayor que en la fase. Pero esto está en aquellas redes que están completamente cargadas de consumidores imponentes.
"On Fingers" es difícil de entender, pero puede leer más sobre esto (ver fotos) en el libro de E.A. Kaminsky "Estrella, Triángulo, Zizag". Los enlaces a este libro en la red, el mar, han sido reimpresos muchas veces.