ELCB Usado para a Proteção de Quê?

Um ELCB protege as pessoas contra choques elétricos devido a fugas à terra, ou seja, correntes vivas que escapam através de materiais de isolamento danificados, água ou até mesmo o corpo humano. No entanto, esse nome se refere a dois instrumentos completamente diferentes, e apenas um deles é produzido atualmente. O tipo operado por tensão protegia contra a presença de um nível elevado de tensão em carcaças metálicas, enquanto o tipo operado por corrente é o que hoje é conhecido como RCCB ou RCD, e este dispositivo é o que fornece proteção contra choque elétrico para a pessoa que está em contato com o solo.

Resposta curta: ELCB significa disjuntor de fuga à terra, que é usado para proteger pessoas e dispositivos contra o impacto da corrente de fuga à terra. Existem dois tipos principais. O ELCB operado por tensão (VO-ELCB) desarma em caso de aumento do potencial entre as partes metálicas da instalação e o eletrodo de terra separado quando a tensão atinge algum valor, cerca de 50 V, levando cerca de 200-500 milissegundos. Esta versão não está mais em uso. O segundo tipo é o moderno ELCB operado por corrente, que é o RCCB contemporâneo regido pela norma IEC 61008. A sensibilidade é selecionável de 10 mA a 300 mA e o tempo de disparo é de 25 a 40 ms. Se alguma especificação ainda mencionar ELCB atualmente, significa na verdade RCCB, e é medido em mA.

Dois Dispositivos, Um Nome

A terminologia é bastante enganosa, resultando em perigos reais quando ambos os produtos tinham o mesmo nome na indústria. A abordagem correta é diferenciar pelos tipos de medições feitas por cada dispositivo.

ELCB operado por tensão (VO-ELCB). Mede o potencial entre todas as estruturas metálicas da instalação – quadros, eletrodutos, caixas – e o eletrodo de terra isolado distante. Uma vez que o potencial aumenta para o valor de cerca de 50 V, o dispositivo abre o circuito principal.
ELCB operado por corrente. Compara a corrente que passa pela linha com a corrente que retorna pelo fio neutro. Qualquer discrepância indica que a corrente está viajando por outro caminho. Devido à confusão, este dispositivo foi renomeado como dispositivo de corrente residual pela IEC e hoje é adquirido sob os nomes de RCD, RCCB ou RCBO.

Em outras palavras, o princípio é o mesmo em ambas as situações – um relé de trava é usado, com a alimentação elétrica de entrada conectada através dos contatos do interruptor, o que significa que uma vez que o dispositivo desarma, ele desconecta a instalação e não reconecta até ser resetado.

Vale a pena ser preciso sobre o que “fuga à terra” significa, porque é o fenômeno que ambos os dispositivos existem para detectar: corrente que sai do circuito pretendido e retorna à terra por um caminho não intencional. Isso é o que uma falha à terra é e como ela difere de um curto-circuito, e é o perigo específico que um ELCB foi projetado para interromper.

Como o Tipo Operado por Tensão Funcionava

Existem dois terminais de terra em um VO-ELCB e o condutor de terra é intencionalmente roteado através dele. Um terminal está conectado aos condutores que protegem o equipamento, e o outro terminal está conectado ao eletrodo de terra. A bobina de detecção está localizada entre esses dois terminais.

Se uma instalação estiver em boas condições, então nenhuma corrente flui ao longo desse caminho e a tensão (diferença de potencial) permanece em um valor muito baixo. Se ocorrer uma falha de isolamento e uma carcaça metálica ficar energizada, a corrente de falha começa a fluir para a terra através do eletrodo de terra, a tensão na estrutura metálica sobe acima da referência de terra remota, e a bobina de detecção percebe essa elevação causando o disparo do dispositivo na tensão de cerca de 50 volts.

Preste atenção em quão limitada é a cobertura do dispositivo. Este dispositivo só pode reconhecer falhas quando a corrente é conduzida de volta através do eletrodo conectado. Na prática, isso significa:

Independentemente de onde a falha ocorra no condutor de terra, o ELCB torna-se inútil, sem sinais que indiquem essa falha.
Qualquer outra conexão à terra no sistema protegido, como um segundo eletrodo de terra, tubos conectados, etc., pode fazer com que a corrente desvie do sensor e anule o dispositivo.
Se uma pessoa no solo entrar em contato com qualquer fio energizado, a corrente não passará pelo eletrodo conectado, e portanto não será detectada pelo dispositivo. Esta é a limitação que levou o produto a sair do mercado.

Há uma coisa que torna este projeto acionado por tensão melhor que outros, e preciso mencioná-la em nome da honestidade: ele era menos suscetível a disparos falsos e era capaz de detectar falhas de terra em corrente contínua que não podem ser vistas por um dispositivo indutivo. No entanto, essas vantagens não justificam o uso de um aparelho que funciona sem o menor sinal de falha e falha em desempenhar sua função principal.

Por que os ELCBs caíram em desuso

Três questões merecem ser mencionadas na ordem de importância.

Dependência da terra. O funcionamento normal dos sistemas de segurança contra incêndio baseados em tensão depende de uma instalação de terra adequada e funcional e da presença de um eletrodo de referência independente. Em edifícios antigos, fios de terra danificados e enferrujados são um dos problemas mais comuns enfrentados pelos engenheiros elétricos. Se o dispositivo não pode sinalizar um corte no fio, ele não serve para nenhum propósito de segurança.
Velocidade e sensibilidade. O limiar de 50 V e o tempo de desconexão de 200-500 ms deixam uma margem ampla para decisão. O dispositivo operado por corrente desconecta a 30 mA em 25-40 ms, que é o tempo que torna a sobrevivência possível. Portanto, o problema de tempo e corrente envolvido na física da fibrilação ventricular leva à perda de eficiência do ELCB.
As normas seguiram um caminho diferente. A IEC 61008 define os requisitos técnicos, desempenho, testes e marcação para disjuntores diferenciais residuais sem proteção contra sobrecorrente incorporada, enquanto a IEC 61009 regula o desempenho daqueles com proteção contra sobrecorrente. No entanto, os ELCBs operados por tensão estão excluídos da lista de requisitos de segurança pelas normas modernas, o que significa que eles só podem ser identificados por suas violações durante a próxima auditoria de segurança.

Consequentemente, as pessoas responsáveis pela manutenção de edifícios baseados em ELCBs antigos devem entender que substituí-los não significa trocar o equipamento, mas atualizar o sistema de aterramento que era usado junto com as unidades antigas. A comparação que importa quando se chega a esse ponto é entre as opções de detecção de corrente, e como um RCCB e um RCBO diferem em largura, custo e se é necessário um MCB separado é a decisão que realmente surge em uma retrofitagem.

ELCB vs RCCB vs RCBO vs MCB

Existem quatro tipos de dispositivos, cada um com funções distintas, e apenas um caiu em desuso.

O MCB é um interruptor eletromecânico projetado para responder a correntes excessivas no circuito. Ele tem uma boa resposta a falhas causadas por sobrecargas ou curtos-circuitos. No entanto, ele não responde a correntes de falha porque essas correntes são muito pequenas para causar qualquer operação significativa do dispositivo.
O dispositivo de corrente de falha, ou RCCB, é capaz de medir o desequilíbrio entre a corrente fornecida e a corrente retornada e operar apenas no caso de corrente de fuga. No entanto, ele não oferece proteção contra sobrecorrentes e, portanto, está em uma hierarquia superior, com os MCBs sendo fornecidos abaixo.
O RCBO é uma combinação de MCB e RCCB, pois sua vantagem é que o circuito sempre receberá proteção contra corrente de falha. Isso protege o sistema de uma interrupção completa mesmo que um circuito tenha alguma falha.
O VO-ELCB é um dispositivo obsoleto que foi usado em sistemas antigos.

A seleção de sensibilidade é o que decide se o dispositivo realmente salvará vidas. De acordo com as normas, 30 mA é escolhido para circuitos finais que alimentam tomadas e outros locais com perigo para pessoas; 100 mA para o dispositivo que funciona nos circuitos de alimentação; e 300 mA é exigido em caso de risco de incêndio. É imperativo lembrar que um dispositivo de 100 mA nunca pode substituir um dispositivo de 30 mA em qualquer caso. Dispositivos como o RCCB bipolar com faixa nominal de 16–125 A nas versões Tipo AC e Tipo A são a alternativa moderna a um ELCB legado naquela mesma posição no quadro.

Outra distinção chave surgiu devido às mudanças nas cargas ao longo do tempo. Os tipos de corrente residual — A.C, A, F ou B — referem-se aos tipos de correntes de fuga que o aparelho pode reconhecer. O Tipo A.C governa apenas correntes de fuga senoidais A.C, e agora está obsoleto para aplicação em cargas eletrônicas recentes. O Tipo A cobre as correntes pulsantes D.C. que se aplicam à maioria das fontes de alimentação comutadas, fontes de alimentação ininterruptas e motores. O Tipo F consiste em várias frequências cobrindo até um quilohertz para alguns inversores monofásicos, máquinas de lavar e bombas de calor. Quando se trata do tipo B, agora somos guiados pela IEC 62423, o que significa que o tipo B não consiste apenas em D.C. suave, mas também é o exigido para carregadores de veículos elétricos, inversores fotovoltaicos, bem como motores industriais. Hoje, especificar o tipo A.C para a aplicação é um claro equívoco, que se torna evidente quando a carga que o aparelho protege não é mais resistiva.

Onde Você Ainda os Encontra

Disjuntores de Fuga à Terra Operados por Tensão (ELCBs) ainda são usados em instalações residenciais antigas e comerciais leves, bem como em alguns locais industriais que ainda utilizam o design original e em países onde o uso deste tipo foi difundido antes do advento dos dispositivos de detecção de corrente. O fato de alguns desses dispositivos ainda estarem sendo utilizados complica as coisas. Isso porque um dispositivo que parece funcionar corretamente em uma instalação totalmente funcional pode ser desativado por uma falha à terra no exato momento em que deveria funcionar.

ELCBs operados por corrente estão em uma situação diferente. Seu uso é generalizado em campos como engenharia elétrica e tecnologia industrial no Sudeste Asiático e na Índia, embora o nome funcional desse tipo de dispositivo tenha sido alterado para “disjuntores operados por corrente” (ou “RCCBs” para abreviar). Um orçamento que solicita um “ELCB” está sempre pedindo um RCCB em vez disso. Para confirmar se um dispositivo é do tipo mA, é necessário verificar a ficha técnica para a medição de qualidade esperada em vez de verificar seu nome na embalagem: se o dispositivo é classificado em miliamperes, significa que é do tipo operado por corrente. A mesma convenção de nomenclatura é usada na prática regional em locais onde a proteção contra fuga à terra está sendo atualizada em edifícios mais antigos, como nesta análise de como a proteção contra fuga à terra é especificada e retrofitada nas Filipinas, onde o quadro normativo local e o equipamento disponível no mercado nem sempre estão alinhados.

Retrofitando uma Instalação Antiga

Trocar um ELCB não é tão simples quanto substituir um dispositivo por outro. Cinco verificações cruciais precisam ser realizadas; caso contrário, o ELCB não funcionará corretamente, disparando por razões erradas ou não funcionando de forma alguma.

Sistema de terra. Em um circuito VO-ELCB, é necessário conectar os condutores de terra através do dispositivo. Nesse caso, será necessário verificar as conexões de terra em vez de apenas confiar nelas.
Neutro. Dispositivos operados por corrente detectarão todas as linhas ativas. Portanto, para evitar disparos indevidos, não deve haver conexão à terra para condutores neutros a jusante do dispositivo e todos os condutores devem estar separados, sem aterramentos comuns.
Sensibilidade e discriminação. É essencial escolher 30 mA para circuitos com proteção sensível, enquanto para um circuito menos sensível deve-se escolher o dispositivo com corrente nominal de 100–300 mA.
Tipo de carga. O tipo de corrente residual do ELCB deve ser selecionado dependendo da natureza da carga. Equipamentos com acionamento de velocidade variável, inversores ou qualquer equipamento DC requerem o uso de dispositivos Tipo A, F ou B em vez de ELCBs Tipo AC.
Requisito de proteção contra sobrecorrente no mesmo circuito. A disponibilidade de espaço muito limitado no painel de controle pode exigir o uso de módulos especiais que combinam ambas as funções. A MCB de 63 A em configurações de 1P a 4P com curvas de disparo Tipo B, C ou D is the overcurrent half of that pairing, and the trip curve is chosen against the inrush of whatever the circuit actually feeds.

One last piece of advice that should be considered by whoever advises on the work is to take advantage of the replacement of ELCB to inspect the earth system as a whole; the old device was the only installation where the proper functioning depended on this ground connection. If the ground connection was faulty, there would be no warning on the installation, while the new device would not be useful.

Perguntas Frequentes

What does an ELCB protect against?

Earth leakage refers to a condition whereby the current escapes from the live wire through an unplanned route, possibly even via a human body. The voltage-operated earth leakages work when current gets back to earth through the metal parts of the equipment connected to its electrical earth, disconnecting at around 50 V. The current-operated earth leakages work against the leakage itself and are available at different dependence on current starting from 10 mA to 300 mA (standard is 30 mA for safety in a final circuit).

Why is ELCB no longer used?

The voltage-operated type of earth leakage circuit breaker has been eliminated due to its silent failure and inability to detect the important fault. Its operational principle only allows to detect the leakage flowing through its earth electrode, and any cut of earth conductor or any additional earthing in the circuit is going to be fatal for its proper function without giving any signal. Its current can’t be detected in case a human is touching the ground. Being at the level of around 50 V for cutting, and 200-500 ms for reaction, the voltage-operated type of ELCB does not provide appropriate level of shock protection. In comparison, the current-operated ELCBs are measuring the current imbalance directly, work independently of the integrity of paths to the earth and shut down within 25-40ms for 30 mA.

What is the difference between a GFCI circuit and an ELCB?

They tackle the same issue by employing a different threshold and different reference point. The GFCI is considered a Class A product by US UL standards and reacts to current leakage between 4 and 6 mA within 1/40 seconds countrywide public safety code guidelines mandatory application say bathrooms, kitchens, garages, outdoors and several other locations which are indicated and interpreted by electrical currents. The ELCB, on the other hand, stands for the current-operated RCCB following IEC 61008. The most common variant used in personal protection systems has sensitivity of 30 mA. It is also possible to use RCCB with grammatic errors of 100 mA and 300 mA for applications relating to electrical protection against electric shock and switchgear and circuits against overloads, respectively.

What are the two types of ELCB?

Electricity-operated and current-operated. The electricity-operated ELCB (EO-ELCB) detects an increase in voltage between the metal structure of installation and distant earthing electrode and operates when this falls outside the 50V range. The current-operating ELCB measures the difference between the current flow in the live wires and return on neutral, and operates due to the disparity in electric flow; this term was reassured by IEC which is the actual name we use in the market today appearing as RCCB, RCD or RCBO. Majority of devices available on the market are current-operated, and checking the selected units sensitivity in milliamp is the easiest choice to make.

Referências

Conclusão

The ELCB shows us how important it is to use correct terminology in electrical protection. One device detects a rise in voltage and only protects the metal connected to its own electrode. Another device, however, measures current imbalance and protects the person using the tool. The two devices have been called the same for many years, prompting the IEC to change the name of the survivor. When you come across a specification that states ELCB, the first thing to look for is its sensitivity, in milliamperes. If that is absent from the specification then you are looking at a device that should have been replaced by a current-operated circuit breaker ages ago.