Cuadro de distribución

Un cuadro de distribución (también conocido como panel, panel de disyuntores, panel eléctrico, fusible box o DB box) es un componente de un sistema de suministro de electricidad que divide una alimentación de energía eléctrica en circuitos subsidiarios y al mismo tiempo proporciona un fusible protector o un disyuntor para cada circuito en un gabinete común. Normalmente se incorpora un interruptor general, y en cuadros recientes también se incorpora uno o más dispositivos diferenciales (RCD) o disyuntores diferenciales con protección contra sobrecorriente (RCBO).

En el Reino Unido, un cuadro de distribución diseñado para instalaciones domésticas se conoce como unidad de consumo.

América del Norte

Los tableros de distribución norteamericanos generalmente están alojados en gabinetes de chapa metálica, con los disyuntores colocados en dos columnas operables desde el frente. Algunos tableros cuentan con una puerta que cubre las manijas del interruptor, pero todos están construidos con un frente muerto; es decir, el frente del gabinete (ya sea que tenga puerta o no) evita que el operador de los disyuntores entre en contacto con las partes eléctricas vivas del interior. Las barras colectoras transportan la corriente desde los conductores de la línea entrante (caliente) hasta los disyuntores, que están asegurados al bus con una conexión atornillada (usando un tornillo roscado) o una Conexión enchufable mediante clip de retención. Los paneles son más comunes en aplicaciones comerciales e industriales y emplean disyuntores atornillados. Los paneles residenciales y comerciales ligeros generalmente se denominan centros de carga y emplean disyuntores enchufables. Los conductores neutros están asegurados a un bus neutro mediante terminales de tornillo. Los conductores de conexión del circuito derivado están asegurados a un bloque de terminales conectado directamente al gabinete del panel, que a su vez está conectado a tierra.

Durante el servicio del tablero de distribución, cuando se retira la cubierta y los cables son visibles, los tableros americanos comúnmente tienen algunas partes vivas expuestas. En los tableros de entrada de servicio canadienses, el interruptor o disyuntor principal se ubica en una caja de servicio, una sección del gabinete separada del resto del tablero, de modo que cuando el interruptor o disyuntor principal se apaga no Las piezas vivas quedan expuestas al dar servicio a los circuitos derivados.

Disposición de los interruptores

Los interruptores suelen estar dispuestos en dos columnas. En un tablero de estilo estadounidense, las posiciones de los interruptores están numeradas de izquierda a derecha, a lo largo de cada fila de arriba a abajo. Este sistema de numeración es universal entre numerosos fabricantes competitivos de paneles de interruptores.

Cada fila se alimenta desde una línea diferente (A, B y C a continuación), para permitir conexiones de 2 o 3 polos. Los disyuntores de disparo común deben tener un polo en cada fase. En Norteamérica, es común cablear línea a línea grandes equipos instalados permanentemente. Este ocupa dos ranuras en el panel (bipolar) y da un voltaje de 240 V para energía eléctrica bifásica, o 208 V para energía trifásica.

Interior

La fotografía de la derecha muestra el interior de un panel de servicio residencial fabricado por General Electric. Los tres conductores de servicio, dos conductores 'calientes' Líneas y una neutral, se pueden ver entrando en la parte superior. El cable neutro está conectado a la barra colectora neutral a la izquierda con todos los cables blancos, y los dos cables calientes están conectados al disyuntor principal. Debajo del disyuntor principal se encuentran las dos barras colectoras que transportan la corriente entre el disyuntor principal y las dos columnas de disyuntores derivados, con los cables calientes rojo y negro de cada circuito respectivo saliendo. Se pueden ver tres cables (negro vivo, blanco neutro y tierra desnuda) saliendo del lado izquierdo del gabinete y corriendo directamente a un receptáculo eléctrico NEMA 5-15 con un cable de alimentación enchufado. El cable de tierra trenzado y desnudo entrante se puede ver cerca de la parte inferior de la barra colectora neutral.

La fotografía de la izquierda muestra una configuración de panel dual: un panel principal a la derecha (con la cubierta frontal colocada) y un panel secundario a la izquierda (sin la cubierta). El subpanel se alimenta mediante dos grandes cables calientes y un cable neutro que atraviesa el conducto en ángulo cerca de la parte superior de los paneles. Esta configuración parece mostrar dos violaciones del actual Código Eléctrico Nacional de EE. UU.: el panel principal no tiene un conductor de conexión a tierra (en este caso, se alimenta a través del subpanel) y la barra neutral del subpanel está unida a la barra de tierra (estas deben estar separadas). barras tras la primera desconexión del servicio, que en este caso es el panel principal).

• Cajas norteamericanas
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  Un panel de interruptores americanos intercambiables interruptores

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  Ilustración de la numeración del interruptor en un panel de tipo norteamericano. Faltan algunas etiquetas, y algunas son adicionales. Los números en las gafas indican el amperaje nominal antes de tropezar. El interruptor superior derecho (Rated at 100 A) alimenta un panel sub.

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  Panel eléctrico y subpanel con cubierta removida del subpanel.

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  El cableado interno visible.

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  Una caja de fusibles de estilo antiguo de la variedad utilizada en los Estados Unidos.

Cajas de fusibles

Un diseño común de caja de fusibles que se presentó en las casas construidas entre 1940 y 1965 fue la caja de fusibles de 60 amperios que incluía cuatro fusibles de enchufe (es decir, la base Edison) para circuitos derivados y uno o más bloques de fusibles que contenían fusibles de cartucho para propósitos tales como circuitos de electrodomésticos importantes. Después de 1965, el panel más sustancial de 100 A con servicio de tres cables (230 V) se volvió común; una caja de fusibles podría tener bloques de fusibles para el cierre principal y un circuito de cocina eléctrica, además de varios fusibles de enchufe (base Edison o tipo S) para circuitos individuales.

Reino Unido

Esta imagen muestra el interior de un panel de distribución típico en el Reino Unido. Los tres cables de fase entrantes se conectan a las barras colectoras a través de un interruptor principal en el centro del panel. A cada lado del panel hay dos barras colectoras, para neutro y tierra. El neutro entrante se conecta a la barra colectora inferior en el lado derecho del panel, que a su vez está conectada a la barra colectora neutral en la parte superior izquierda. El cable de tierra entrante se conecta a la barra colectora inferior en el lado izquierdo del panel, que a su vez está conectada a la barra colectora de tierra en la parte superior derecha. Se quitó la cubierta de la barra neutral inferior derecha; la barra neutral del lado izquierdo tiene su cubierta en su lugar.

Abajo del lado izquierdo de las barras colectoras de fase hay dos RCBO bipolares y dos disyuntores unipolares, uno sin usar. Los RCBO bipolares de la imagen no están conectados en dos fases, sino que tienen conexiones neutras del lado de suministro que salen detrás de las barras colectoras de fase. En el lado derecho de las barras colectoras hay un disyuntor unipolar, un RCBO bipolar y un disyuntor tripolar.

El panel ilustrado incluye una gran cantidad de espacio no utilizado; Es probable que el fabricante produzca versiones de 18 y 24 posiciones de este panel utilizando el mismo chasis.

Las instalaciones comerciales, públicas e industriales más grandes generalmente utilizan suministros trifásicos, con tableros de distribución que tienen dos filas verticales de interruptores. Las instalaciones más grandes suelen utilizar cuadros de distribución subsidiarios.

En ambos casos, los tableros modernos que manejan suministros de hasta aproximadamente 100 A (CU) o 200 A (tableros de distribución) utilizan disyuntores y RCD en montajes en riel DIN. El cuadro de distribución principal de una instalación normalmente también proporcionará un interruptor principal (conocido como ingreso) que conmuta las líneas de fase y neutro para todo el suministro. (Nota: un ingresante puede denominarse o venderse como un aislante, pero esto es problemático, ya que no necesariamente se utilizará como un aislador en sentido estricto).

Para cada fase, la energía se suministra a lo largo de una barra colectora. En los paneles de fase dividida, las barras colectoras separadas se alimentan directamente desde la entrada, lo que permite utilizar RCD para proteger grupos de circuitos. Alternativamente, se pueden utilizar RCBO para proporcionar protección tanto contra sobrecorriente como contra corriente residual a circuitos individuales.

También se pueden utilizar otros dispositivos, como transformadores (por ejemplo, para circuitos de campana) y contactores (relés; por ejemplo, para grandes motores o cargas de calefacción).

Los nuevos tableros de distribución británicos generalmente tienen las partes vivas encerradas en IP2X, incluso cuando se ha quitado la cubierta para realizar tareas de mantenimiento.

Unidades de consumo

En el Reino Unido, BS 7671 define una unidad de consumo como "un tipo particular de tablero de distribución que comprende un conjunto coordinado de tipo probado para el control y distribución de energía eléctrica, principalmente en el hogar". local..." Estas instalaciones suelen disponer de suministros monofásicos a 230 V (nominal estándar); Históricamente, se las conocía como cajas de fusibles, ya que las unidades de consumo más antiguas utilizaban fusibles hasta la llegada de los minidisyuntores (MCB). Una CU doméstica nueva normal utilizada como panel principal podría tener de 6 a 24 vías para dispositivos (algunas de las cuales podrían ocupar dos vías) y se dividirá en dos o más secciones (por ejemplo, una sección sin RCD para alarmas, etc.). una sección protegida por RCD para tomas de corriente y una sección protegida por RCD para iluminación y otros aparatos integrados). Las CU secundarias utilizadas para dependencias suelen tener de 1 a 4 vías más un RCD.

Las CU recientes (regulaciones de cableado anteriores a la edición 17) normalmente no tenían secciones protegidas por RCD para nada más que las tomas de corriente, aunque algunas CU más antiguas presentaban entradas de RCD. Antes de 1990, los RCD (y las barras colectoras divididas) no eran estándar en las CU.

• Cajas viejas rewirable-fuse
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  1950s MEM rewirable fuse box (covered)

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  1950s MEM rewirable fuse box (abierto)

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  1970s MEM rewirable fuse box (covered)

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  1970s MEM rewirable fuse box (abierto)

Las cajas de fusibles normalmente utilizan fusibles de cartucho o recargables sin ningún otro dispositivo de protección, y las cajas básicas de 4 vías son muy comunes. Algunas cajas más antiguas están hechas de baquelita de color marrón oscuro, a veces con una base de madera. Aunque su diseño es histórico, eran equipo estándar para nuevas instalaciones en la década de 1980, por lo que son muy comunes. Es posible que los portafusibles de estas cajas no brinden protección contra el contacto accidental con terminales activos.

Ejemplos

En el Reino Unido, las unidades de consumo (CU) han evolucionado desde un interruptor principal básico y fusibles recableables, que solo ofrecían protección contra sobrecargas y cortocircuitos, hasta unidades de control sofisticadas que albergan muchas características de seguridad que pueden proteger contra diferentes tipos de fallas eléctricas. La elección del dispositivo de protección del circuito dependerá del tipo de circuito eléctrico que esté protegiendo y del nivel de protección que se debe brindar. BS7671:2018 Requisitos para instalaciones eléctricas, también conocido como Reglamento de cableado IET, se actualiza periódicamente y su última edición al momento de escribir este artículo es la enmienda 2:2022 publicada el 28 de marzo de 2022. Configuraciones típicas de CU:

• Interruptor principal unidad de consumo - Consta de un interruptor principal que desconectará la potencia a todos los circuitos simultáneamente que tiene un busbar que une todos los dispositivos protectores a una fuente común en vivo, y un conductor neutral o barra de enlace que se conecta a un ferrocarril neutral común. Habrá un carril terrestre separado para permitir que el conductor principal de tierra esté conectado. Este ejemplo ofrece el más alto grado de separación de circuitos ya que todos los circuitos son independientes. Este ejemplo en particular no puede ser adecuado como una solución independiente con sólo sobrecarga y protección de cortocircuito MCBs para cada circuito. Protección adicional de las fallas de RCBO y fallas de arco AFDD puede ser requerido por BS7671 haciendo de esta una solución costosa.
• Interruptor principal y unidad de consumo de doble RCD - Consiste en un interruptor principal que desconectará el poder a todos los circuitos simultáneamente y dos RCDs de 30mA cada uno con su propia barra de autobuses en vivo cada uno protegiendo un banco separado de circuitos, típicamente medio y medio pero otras combinaciones están disponibles, de fallas de fuga de tierra. Ofrece una solución rentable utilizando una combinación de mcbs más baratos y sólo dos, más caros, RCDs.
• Unidad de consumo de alta integridad - Consiste de un interruptor principal que desconectará la potencia a todos los circuitos simultáneamente y tres barras de bus en vivo separadas, una conectada directamente al interruptor principal y dos otras en cada RCD principal. El busbar en vivo en el interruptor principal permite el uso de mcbs sólo cuando dispositivos más sensibles como RCBOs y AFDDs no serían apropiados, o el uso independiente de RCBOs, y puede ser limado a sólo una o dos maneras. El resto de los circuitos se divide de la misma manera que un RCD CU dual. Este tipo de unidad de consumo ofrece una mejor separación de circuitos sobre una RCD CU dual, permitiendo una mayor flexibilidad.
• Unidad de consumidor de RCD - Esta es la solución menos conveniente en términos de separación de circuito porque el interruptor principal es un RCD. Menos común que los otros tipos, ya no se considera una solución independiente porque el poder a todos los circuitos se pierde en caso de una falla terrestre que provoca que el interruptor principal RCD se active.

Ahora se requiere que las unidades de consumo modernas sean metálicas (no combustibles) y normalmente utilicen dispositivos montados en riel DIN. El carril DIN está estandarizado pero la disposición de las barras no. La combinación de dispositivos de diferentes marcas va en contra de los requisitos del fabricante y, en general, debe evitarse.

La elección de la unidad de consumo reflejará varios factores como el tamaño y la distribución de la vivienda, el número de plantas, las dependencias, las cargas previstas (iluminación, enchufes, hornos, duchas, calentadores de inmersión, cargadores de coche, etc.), y cuánta protección se requiere para cada circuito.

El cuadro que se muestra en la parte superior derecha es un "estándar Wylex" equipado con fusibles recargables. Estas cajas también pueden equiparse con fusibles de cartucho o disyuntores en miniatura (MCB). Este tipo de unidad de consumo fue muy popular en Gran Bretaña hasta 2001, cuando las regulaciones de cableado exigían la protección de dispositivos de corriente residual (RCD) para enchufes de los que "razonablemente se podía esperar" que se dañaran. suministrar equipos para exteriores (BS 7671:2001, ISBN 0-86341-373-0). Hubo varios diseños similares de otros fabricantes, pero los de Wylex son, con mucho, los más comunes y los únicos para los que todavía se encuentran comúnmente disponibles portafusibles/disyuntores.

Algunos fabricantes han añadido características innovadoras, como CPN Cudis, que ha añadido una tira de luz LED a su modelo 'Lumo' Unidad de consumo para mejorar la visibilidad en lugares oscuros, como debajo de las escaleras.

Tipos de protección RCD

Desde la introducción de la 17ª edición del Reglamento de cableado IET (BS 7671:2008, que incorpora la enmienda n.º 1: 2011), las unidades de consumo en el Reino Unido deben proporcionar protección RCD a todos los cables integrados en las paredes, excepto los circuitos de alta integridad, como los de alarmas antirrobo. o alarmas de humo.

Las unidades de consumo tienen diferentes métodos para proteger los circuitos. Por ejemplo, una unidad de consumo de carga dividida doble se puede disponer en una vivienda de dos pisos de la siguiente manera:

RCD 1

• Luces arriba,
• Downstairs Ring Final,
• Sóckets de garaje,
• Cooker

RCD 2

• Luces de abajo,
• Arriba Sockets,
• Ducha,
• Calefacción

Al organizar los circuitos de esta manera, seguirá habiendo energía en uno de los pisos si solo se desconecta un RCD. Además, tener enchufes y luces en RCD alternativos significa que si una tetera defectuosa de abajo activa ese RCD, por ejemplo, las luces de la cocina seguirán disponibles, evitando el peligro de investigar el fallo en la oscuridad.

Otra forma de proteger los circuitos según las Normas de cableado IET de la 17.ª edición es instalando un disyuntor de corriente residual con sobrecarga (RCBO) en cada circuito y, aunque esto es más costoso que la opción RCD+MCB, significa cualquier condición de falla en un circuito dispara solo el RCBO de ese circuito, por lo que la búsqueda de la falla se limita desde el principio. Cuando es necesario llamar a un electricista, esta falla localizada se puede resolver más rápido (y por lo tanto más barato) en contraste con la disposición del RCD+MCB, que sólo indica una falla en algún lugar dentro del conjunto de circuitos de ese RCD.

Algunos sistemas más antiguos, como los que utilizan MK o unidades de consumo MEM antiguas, tenían un fusible por derivación, por ejemplo:

• Fusión de luces arriba 1
• Arriba Sockets Fuse 2
• Downstairs Lights Fuse 3
• Downstairs Sockets Fuse 4

etc..

Caja de fusibles heredada

Una pequeña cantidad de cajas de fusibles anteriores a 1950 todavía están en servicio. Estos deben tratarse con precaución porque las partes vivas expuestas son comunes en estas cajas. Las instalaciones que suministran no cumplen con los estándares modernos de seguridad eléctrica. Otra característica de las instalaciones muy antiguas es que pueden existir dos fusibles por cada circuito; uno en vivo y otro en neutral. En raras ocasiones, se pueden encontrar circuitos en anillo antiguos con no menos de 4 fusibles de 15 A por anillo, uno en L y N, y esto se duplica para cada una de las dos alimentaciones del anillo.

Diferencias entre fabricantes

A pesar de la adopción de un riel DIN estándar para el montaje y una forma de corte estándar para interruptores aparentemente intercambiables, las posiciones de las conexiones de las barras colectoras y otras características no están estandarizadas. Cada fabricante tiene uno o más "sistemas", o tipos de paneles de interruptores, que solo son totalmente compatibles con interruptores de ese tipo. Estos conjuntos han sido probados y aprobados para su uso por una autoridad reconocida. Reemplazar o agregar equipos que "simplemente encajan" puede resultar en condiciones inesperadas o incluso peligrosas. Estas instalaciones no deben realizarse sin consultar primero a fuentes expertas, incluidas las fuentes de información de los fabricantes. hojas de datos.

Ubicación y designación

Por razones estéticas y de seguridad, los paneles de disyuntores domésticos y las unidades de consumo normalmente se ubican en armarios, áticos, garajes o sótanos apartados, pero en ocasiones también se presentan como parte de los elementos estéticos de un edificio (como una instalación de arte, por ejemplo) o donde sean fácilmente accesibles. Sin embargo, los códigos de construcción actuales de EE. UU. prohíben la instalación de un panel en un baño (o habitación similar), en armarios destinados a guardar ropa o donde no haya suficiente espacio para que un electricista tenga acceso al panel. Situaciones específicas, como una instalación al aire libre, en un entorno peligroso o en otras ubicaciones fuera de lo común, pueden requerir equipos especializados y prácticas de instalación más estrictas.

Los tableros de distribución pueden ser designados para energía trifásica o monofásica y normal o de emergencia, o designados por uso como paneles de distribución para alimentar otros paneles, paneles de iluminación para luces, paneles de energía para equipos y receptáculos y usos especiales. Los paneles están ubicados en todo el edificio en armarios eléctricos que dan servicio a una sección del edificio.

Iluminación del teatro

En un teatro, se utiliza un panel especial conocido como bastidor de atenuación para alimentar los instrumentos de iluminación del escenario. Un bastidor de atenuación de estilo estadounidense tiene una alimentación trifásica de 208Y/120 voltios. En lugar de solo disyuntores, el bastidor tiene un atenuador electrónico de estado sólido con su propio disyuntor para cada circuito de etapa. Esto se conoce como disposición atenuador por circuito. Los atenuadores están divididos equitativamente en las tres fases entrantes. En un bastidor de 96 atenuadores, hay 32 atenuadores en la fase A, 32 atenuadores en la fase B y 32 en la fase C para distribuir la carga de iluminación lo más equitativamente posible. Además de la alimentación de energía del transformador de suministro del edificio, un cable de control desde la mesa de iluminación transporta información a los atenuadores en un protocolo de control como DMX-512. La información incluye información del nivel de iluminación para cada canal, mediante la cual controla qué circuitos de atenuación se encienden y apagan durante los cambios de iluminación del espectáculo (señales de luz) y durante qué tiempo de desvanecimiento.

Los cuadros de distribución pueden ser de superficie o de empotrar. La primera disposición facilita la modificación o adición al cableado en una fecha posterior, pero la última disposición podría ser más ordenada, particularmente para una aplicación residencial. El otro problema de empotrar un tablero de distribución en una pared es que si la pared es sólida, es posible que sea necesario quitar muchos ladrillos o bloques; generalmente por esta razón, los tableros empotrados solo se instalarían en proyectos de nueva construcción cuando se requiera El espacio se puede construir en la pared.