Un interruptor diferencial (ID), también llamado dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de los contactos directos e indirectos provocados por el contacto con partes activas de la instalación (contacto directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (contacto indirecto).

Funcionamiento

En una instalación domiciliaria es dispensable un Interruptor Diferencial de alta sensibilidad.

Si nos fijamos en la Figura 1, vemos que la intensidad (I1) que circula entre el punto a y la

carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los

campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la

resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.

Si ahora nos fijamos en la Figura 2, vemos que la carga presenta una derivación a tierra

por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor

que I1.

Los transformadores de suministro eléctrico sujetos al régimen de neutro TT (95% en

España) tienen conectado a tierra su terminal neutro y por tanto se cierra circuito eléctrico

en cuanto se pone en contacto cualquiera de los hilos de fase con tierra. Es aquí donde el

dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, porque hay derivación de

corriente hacia la toma de tierra que deben tener todos los elementos metálicos de los

aparatos eléctricos.

La diferencia entre las dos corrientes de los hilos del suministro es la que produce un

campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre

el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los

contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se

rearme manualmente el dispositivo.

Antes de rearmar el dispositivo se recomienda examinar la causa de su actuación y

corregirla o habrá riesgo de prolongar una grave situación de inseguridad, de todas formas

el sistema de mecanismo libre no dejará rearmar el ID hasta que no haya fuga a tierra

menor que su sensibilidad.

Figura 1.  

Figura 2.  

Hay que tener en cuenta que estos dispositivos solo protegen aguas abajo del mismo, es

decir, desde donde se conecte el diferencial hasta la carga. Este hecho lo podemos

entender con la siguiente figura:

No detección con fallo aguas arriba del diferencial.  

Vemos que, por ejemplo, al producirse un fallo en el aislante del cable (representado por

un rayo), provoca una derivación a tierra que permitirá la circulación de una corriente

desde la tierra conectada al neutro del generador, hasta el fallo producido. En el caso de

que el fallo se produzca aguas arriba del mismo (entre éste y el transformador), el ID no

entraría en funcionamiento, porque las corrientes entrante y saliente seguirían siendo

iguales. Por esta razón se debe instalar lo más cerca posible del origen de la fuente de

energía eléctrica, que en una vivienda sería el punto de entrada de la derivación individual

en el local o la vivienda del usuario, para que la instalación quede totalmente protegida.

Interruptores Diferenciales dependiendo de la forma de ondaLa clasificación de los interruptores diferenciales de acuerdo a su forma de onda creada de las corrientes de derivación son sensibles a:

Tipo de CA, sólo para corrientes alternas.

Tipo A, para corrientes pulsatorias y/o alternas con componentes de CC.

Tipo B, para corrientes pulsatorias y/o alternas con componentes de CC y fallo constante de la corriente.

Los interruptores diferenciales del tipo AC son adecuados para todo tipo de sistemas que tienen una corriente de tierra sinusoidal. No son sensitivos a picos de corrientes de derivación de hasta 250 A (forma de onda 8/20) como en los casos de un impulso de tensión sobrepuesto en la alimentación principal (por ejemplo, inserción de lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, sistemas de procesamiento de datos y controles de SCR). 

Los interruptores diferenciales del tipo A no son sensitivos a picos de corrientes de derivación de hasta 250 A (forma de onda 8/20). Son particularmente adecuados para la protección de sistemas en los cuales los equipos tienen componentes electrónicos para rectificar la corriente o ajuste de corte de fase de una cantidad física (temperatura de la velocidad, intensidad de luz, etc..)suministrada directamente por la alimentación sin la necesidad de transformadores aislados de clase I (clase II, por definición libre de derivaciones a tierra). Estos aparatos pueden generar una derivación de la corriente pulsatoria con componentes de CC que un interruptor diferencial del tipo A puede reconocer.

Los interruptores diferenciales del tipo B son recomendados para su uso con accionadores e inversores de motores para bombas, ascensores, maquinaria textil, máquina herramienta etc.. ya que son capaces de reconocer una

derivación de corriente de forma continua con un nivel bajo de onda.

Los interruptores diferenciales del tipo A y AC cumplen con la normativa IEC/EN 61008/61009, mientras que el tipo B no están de momentos cubiertos por ningún estándar para los sectores doméstico e industrial.

Especificaciones generales de los Interruptores diferenciales

Se utiliza para proteger a las personas contra los efectos de contactos eléctricos directos e indirectos.

Contacto Directo e Indirecto

El contacto de una persona con un elemento en tensión puede ser DIRECTO o INDIRECTO. Se dice que es DIRECTO cuando dicho elemento se encuentra normalmente bajo tensión. Por el contrario, el contacto se define como INDIRECTO si el elemento ha sido puesto bajo tensión accidentalmente (por ejemplo, por una falla en el aislamiento).

Contactos directos: actúa como protección complementaria y no excluye todas las otras protecciones como obstáculos, recubrimientos, distancias aislantes que siempre deben hacerse.

Contactos indirectos: Es una solución óptima ya que con una puesta a tierra de las masas metálicas de 5 a 10ohms, con valores de corriente de fuga a tierra de 30mA, interrumpe el circuito.

Conclusión

El interruptor diferencial es un dispositivo de protección (a personas) contra fugas de corriente a tierra provocadas por equipos defectuosos, instalaciones dañadas o contactos directos.

Con valores nominales de corriente diferencial desde 0.01 hasta 0.5A y su característica de ser insensibles tanto a los fenómenos transitorios de la red, como a las perturbaciones

de origen atmosférico, permiten su aplicación en cualquier sector ya sea industrial, comercial o residencial. Un botón de prueba "Test" en la parte frontal permite verificar periódicamente su correcto funcionamiento.

En cualquiera de sus versiones bipolar o tetrapolar, es posible adicionar al interruptor diferencial puro, accesorios tales como una bobina de disparo o contactos auxiliares utilizados para la gama de interruptores termomagnéticos.

Su uso es recomendado en el hogar, oficina, escuela, comercio e industria: Contactos residenciales a la intemperie, cocheras, baños, jacuzzis y en lugares cercanos a albercas, en lugares expuestos como obras en construcción, parques de diversiones, etc., para determinar el estado de la instalación y como protección de equipo e instalaciones por falla de aislamiento en conductores.

Clases de Interruptores DiferencialesDiferenciales de clase AC, A o B a elegir en función de la corriente a detectar.

        La corriente que circula en las redes eléctricas es cada vez menos senoidal, por lo que la norma general de protección diferencial IEC 60755 ha definido tres tipos de diferenciales: los de clases AC, A y B, según la corriente diferencial a detectar (ver fig).

 El clase AC, para las corrientes alternas senoidales.

 El clase A, para las corrientes alternas senoidales, continuas pulsantes, o continuas pulsantes con una componente continua de 6 mA, con o sin control del ángulo de fase, que estén aplicadas bruscamente o que aumenten lentamente.

 El clase B, para las mismas corrientes

 Interruptor Diferencial

 Es un interruptor que tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente de entrada y salida en un circuito. Cuando esta diferencia supera un valor determinado (sensibilidad), para el que está calibrado (30 mA, 300 mA, etc), el dispositvo abre el circuito, interrumpiendo el paso de la corriente a la instalación que protege.

   Cuando las corrientes de entrada  IF y salida IN no son iguales, los flujos  FyN creados por ambas corrientes en el núcleo toroidal dejan de ser iguales y el flujo diferencial F-N  crea una corriente i que activa el electroimán que a su vez posibilita la apertura de los contactos del interruptor.

   Un botón de prueba permite comprobar el correcto funcionamiento del dispositivo. Al pulsar dicho botón se deriva una corriente  IF a través de la resistencia R, siendo ahora IN = 0, activándose el dispositivo.

2. TIPOLOGÍA DE LOS INTERRUPTORES DIFERENCIALES En relación a la tipología del aparato, los interruptores diferenciales se pueden encontrar: Diferencial “puro” (sin corte magnetotérmico incorporado) Interruptor magnetotérmico-diferencial (combinado) Relé diferencial. Los interruptores diferenciales combinados, disponen, en un único aparato, la función de protección diferencial y magnetotérmica, del interruptor automático. Los interruptores diferenciales combinados intervienen tanto por corrientes de fuga como por sobrecargas o cortocircuitos y están autoprotegidos contra corrientes de cortocircuito del valor indicado en el aparato. Los interruptores diferenciales puros son sensibles solamente a corrientes de fuga. Se deben de utilizar en serie (aguas abajo) con un interruptor automático o un fusible que los proteja de una posible sobrecorriente, cuando se den valores, en la instalación, que puedan dañarlo. Así mismo estos aparatos deben poseer una protección previa, mediante interruptores automáticos que limiten la energía específica pasante, y actúen como interruptor de corte general de cualquier otro interruptor instalado aguas abajo. Los Dispositivos Diferenciales Adaptables (bloques diferenciales) son dispositivos diferenciales aptos para ser ensamblados a interruptores automáticos compatibles. Según la norma de fabricación no es posible ensamblar un interruptor automático con una corriente asignada dada con un bloque diferencial de corriente máxima asignada inferior. Por ello, el dispositivo

diferencial adaptable mantiene tanto las características eléctricas del interruptor magnetotérmico como las del propio bloque diferencial. En circuitos con intensidades nominales relativamente elevadas, (>100 A) la protección diferencial puede ser realizada mediante relés diferenciales. El relé diferencial se conecta a un transformador toroidal especial, que lleva a cabo la función de suma vectorial de las intensidades de línea. La intervención del relé diferencial provoca el disparo del interruptor automático de protección, realizándose de esta forma la apertura del circuito. El relé diferencial es sensible a corrientes de defecto alternas y continuas pulsantes. Se puede ajustar tanto la sensibilidad como el tiempo de intervención.

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