Por que essa fiação neutra compartilhada é ruim?


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Resumo: Eu tenho essa situação de fiação em minha casa. Acho que não é um código moderno, e experimentei porque é ruim (fiquei chocado), mas não entendo por que (física / eletricidade) aconteceu.

duas fases alimentando dois interruptores;  switches compartilham um neutro

No diagrama, você pode ver que existem duas fases que terminam na mesma caixa do interruptor de luzes, lado a lado, e os dois comutadores compartilham um neutro.

Esses dois comutadores estão em disjuntores diferentes, em subpainéis diferentes. Aconteceu que eu desliguei o disjuntor que estava indo para a tomada (estava trocando o hardware) e descobri que os fios que vinham do 'topo' da caixa ainda estavam vivos (e de uma maneira estranha, com o fio branco medindo 119V para terra e o fio preto medindo 113V em massa e os dois fios medindo 0V entre eles) e capazes de receber um choque de tensão total.

Como / por que a eletricidade flui do fio 'branco com fita' para o neutro, para o interruptor 1 e depois para o fio preto na tomada?


Pelo que vale, vejo que posso consertar isso trocando o switch Add-On pelo Switch2 e enviando o neutro da fase 2 pelos fios de fita branca (ou preta) para a outra caixa.


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Por que existe um ponto morto no seu 'Switch 2'?
brhans

Existe algum fio terra não representado?
Machavity

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@brhans Estes são interruptores GE / Jasco Z-Wave que requerem um neutro válido para funcionar.
Phrogz

@Machavity Sim, os fios terra são abundantes em todos os fios, mesclados em cada caixa e conectados a todos os interruptores e tomadas.
Phrogz

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Desculpe, esse diagrama é ardiloso, mas está me matando . Corrigindo para corresponder à sua descrição. Além disso, você se importa com quantos códigos isso viola? Você é passível de uma correção compatível com o código?
Harper - Restabelece Monica

Respostas:


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Existe uma regra para evitar esse choque

Em um circuito derivado de vários fios (que compartilha neutro), o Pigtail é neutro . É por isso: para que você possa remover qualquer dispositivo para manutenção sem romper o neutro de que outros fios quentes dependem.

Separe, por enquanto, o fato de que este não é um MWBC e é, de fato, um desastre .

Considere o neutro acima do receptáculo, no cabo de aço e ligue-o para carregar 1 e os dois comutadores inteligentes. O que mantém esse ponto morto próximo de 0 volts ? É a denominação 'neutra'? É a cor branca? Não. O que o mantém próximo a 0 volts é que ele está ligado de volta ao ponto morto no painel. Que você cortou ao remover o receptáculo para manutenção .

Agora, absolutamente nada mantém o neutro perto de 0 volts. Ele "flutuava" a qualquer voltagem, vulnerável a acoplamentos indutivos ou capacitivos, como qualquer fio flutuante. Exceto pelo comutador 2. O comutador 2 está tentando se alimentar. Ele está tentando desligar o fio "LINE" do painel 2. Ele está retornando essa energia através do "neutro" do painel 1, que eleva esse neutro para 120V , como mostro na segunda ilustração aqui . Sua tomada removida é o X, e é aí que você coloca a mão.

Agora vamos começar na lista de defeitos de supermercado aqui.

Não misture fontes de dois painéis diferentes

Nem misture motivos. Normalmente, os motivos são a única coisa que você pode colocar na web em qualquer lugar. Mas mesmo as regras para a reforma de áreas não permitem misturar áreas de dois painéis diferentes.

Misturar neutros em dois painéis é muito errado. Misturar pontos quentes em dois painéis é uma loucura . Você simplesmente não faz isso. Sempre.

Não é ilegal ter suprimentos de vários painéis transitando pelas mesmas pistas, mas eles nunca atendem às mesmas cargas.

Não misture neutros - exceto em MWBC adequadamente projetado

O acima não obstante, térreo é uma grande teia de aranha, mas neutra não é - neutros devem ser meticulosamente mantidos com seus hots parceiros. Há uma razão estúpida e simples para isso: os neutros não têm disjuntores . A única coisa que protege um neutro de ser sobrecarregado é o fato de ele somente devolver energia para um ponto quente (ou cuidadosamente escolhido e equilibrado por vários hots, em um circuito de derivação de múltiplos fios , onde apenas retorna corrente diferencial. Droga, MWBCs são divertidos .)

Os circuitos de derivação de múltiplos fios devem ter um desligamento de manutenção comum, ou seja, um disjuntor de dois pólos que garanta que quando você desliga uma perna MWBC para manutenção, você está desligando todas as pernas.

Uma regra NEC relativamente recente (2011) que também visa solucionar o problema que você acabou de ter. Isso funciona com cintos e suspensórios com a regra "pigtail neutrals".

Independentemente de você precisar de mais experiência para jogar com MWBCs.

As correntes devem ser iguais em cada cabo ou conduíte

É difícil para os geeks entender isso, porque eles estão acostumados a pensar em DC. A CA cria campos magnéticos pulsantes. Enquanto todos os fios estiverem juntos, os campos magnéticos se cancelam. No entanto, se eles percorrerem um loop, o interior do loop se tornará o núcleo de um transformador . Se você já rasgou uma, sabe que o núcleo é inexplicavelmente uma pilha de chapas finas de aço laminadas junto com algum tipo de laca. Isso serve para impedir "correntes de Foucault", de modo a impedir o aquecimento da corrente de Foucault no interior do núcleo do transformador.

Essa energia da corrente parasita pode ser considerável, e é por isso que o Code fala muito sobre isso.

Como você evita isso, desenhe seus desenhos com todos os condutores de um cabo ou conduíte juntos , e espaço entre todos os cabos e conduítes. Se o seu desenho incluir uma área , como o seu desenho, então suas correntes são quase certamente desiguais. Quando pintei o desenho acima de cinza, eu deveria ter deixado a bolha central branca, apenas para deixar isso claro. Se o desenho parecer uma árvore , as correntes deverão ser iguais, pois não há outra rota possível. Você está pronto.

Correção 1: Alimente tudo do circuito esquerdo

Neste caso, apenas cortamos o cabo de alimentação correto. RECORTE! E se foi.

Enquanto eu escrevia isso, a ThreePhaseEel descreveu esse.

Correção 2: Alimente a carga 2 do circuito direito

Nesse caso, trocamos o switch2 e o complemento e cortamos a conexão neutra na caixa esquerda. O complemento se comunica apenas com o cabo preto-vermelho-branco da fonte 2.

insira a descrição da imagem aqui

Observe a parede invisível entre o material do circuito 1 no lado esquerdo da caixa de distribuição e o material do circuito 2 no lado direito. Estou surpreso que o switch remoto não precise de um sempre quente, no entanto, se necessário, ele está no pacote como um sobressalente. Também separe o terreno para esse cabo extra - isso tornará óbvio para o observador astuto que isso é servido por um circuito diferente, já que todos os fios do cabo vão para um dispositivo.


Obrigado pela discussão aprofundada. Grande diagrama hackery, entre. :)
Phrogz

1
Por favor, substitua "nem mesmo errado" por algo como "muito errado"; Eu sei que é idiomático, mas também é regional (temporal?), Para que aqueles que vivem sob rochas possam interpretar mal e tentar conectar neutros de diferentes painéis juntos.
Wizzwizz4

@ wizzwizz4 bom ponto, feito.
Harper - Restabelece Monica

Qual seria a correção adequada de "dois circuitos" se houvesse um conduíte entre as duas caixas? O conduíte deve ser aterrado à caixa que contém a chave nº 2 e isolado da caixa nº 1, exceto por algum tipo de conexão entre o conduíte e a chave adicional?
supercat

1
O conduíte metálico @supercat é uma exceção estranha à regra dos "terrenos separados", tenho isso em um prédio de aço e não há como separar os terrenos. É apenas permitido. Nesse caso, ligue o mesmo ou deixe o interruptor nº 2 na caixa esquerda e execute 4 condutores nele, pois é possível . A única razão pela qual eu disse para trocar comutadores era muito poucos condutores no cabo / 3.
Harper - Restabelece Monica

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Isso é realmente bastante fácil de corrigir

O problema é que a luz no interruptor 2 foi direcionada usando o quente e o neutro do circuito / perna 2, enquanto o próprio interruptor é alimentado pelo quente do circuito 2, mas o neutro do circuito 1, criando correntes circulantes que podem aquecer peças de metal e causar EMI, bem como uma violação do Código (300.3 (B) /310.10 (H)). Mover a luz do circuito 2 para o circuito 1 corrige:

  1. Desligue os dois circuitos e abra as duas caixas de distribuição.
  2. Limpe o preto sempre quente e o branco neutro que entra na caixa de comutação adicional por eles mesmos - eles não serão utilizados na nova configuração
  3. Retire a fita do fio branco "quente" que entra na caixa do comutador complementar, conecte-o ao comutador e carregue os neutros na caixa complementar - ela se tornará a nova alimentação neutra nesta caixa.
  4. Na caixa de distribuição principal, retire a fita do fio branco "quente" e junte-a com o restante dos neutros nessa caixa.
  5. Conecte o terminal de linha no comutador 2 na caixa de comutação principal aos demais pontos sempre ativos dessa caixa. Isso faz com que tudo no switch 2 + no switch complementar seja alimentado a partir do circuito 1 agora.
  6. Abotoe as caixas e ligue novamente os dois circuitos.

insira a descrição da imagem aqui

Por que isso te chocou ...

Quando você interrompeu o circuito na tomada, a corrente que voltava do interruptor 2 que estava tentando alimentá-lo não tinha para onde ir, então você tinha 120V entre os dois neutros na caixa de tomadas.


Não é uma solução ruim. Coloca outros 300W de iluminação nesse disjuntor, mas preciso trocar essas lâmpadas por LEDs de qualquer maneira, o que tornará a carga adicional desprezível. E então eu não tenho que trocar os switches! :)
Phrogz

Você pode detalhar mais as "correntes circulantes"? Entender como a 'corrente' (que eu não entro totalmente em CA) está fluindo da fase 2 até a saída é o que eu realmente espero entender.
Phrogz

Eu acredito que isso é 300W real e não 300W "equivalente" (LED de 50W).
Harper - Restabelece Monica

2
@Phrogs - a corrente flui no circuito 2 quente, para os componentes eletrônicos internos do comutador inteligente, e depois volta do comutador inteligente para o neutro do circuito 1 . Isso cria um loop grande de emissão de campo magnético (versus a corrente voltar pelo mesmo caminho em que deixou o painel, o que mantém os campos magnéticos dispersos no mínimo) que pode causar todos os tipos de problemas estranhos e irritantes (do zumbido do áudio sistemas para CRTs oscilantes e até aquecimento de peças ferrosas se corrente suficiente fluir através do circuito). Portanto, os requisitos de código que a corrente remonta à origem ao longo do caminho que você alcançou.
precisa saber é o seguinte

1
@Nicknamednick - é a intenção de 300.3 (B) e 310.10 (H) no NEC, pelo menos até onde eu sei. (O palavreado Código não é totalmente claro para os casos comuns que encontramos neste Stack, mas temos muito tempo tomado um rumo rigoroso com essas regras.)
ThreePhaseEel

2

As cargas normalmente têm uma resistência efetiva muito maior que os fios, mas uma resistência efetiva muito menor que seu corpo ou seu multímetro.

Vamos supor que os interruptores do seu exemplo estejam ligados ou sejam pelo menos um pouco condutores (os interruptores eletrônicos podem ser um pouco condutores mesmo quando desligados, NUNCA confie neles para isolamento de segurança)

O Switch2 é algum tipo de switch eletrônico, por isso é uma carga em si. Com o neutro conectado, a corrente para fornecer os componentes eletrônicos do comutador fluirá normalmente da fase2, através dos componentes eletrônicos do comutador e de volta ao neutro compartilhado. O neutro compartilhado absorve facilmente a corrente e haverá muito pouca tensão nela.

Então você desconecta o ponto morto compartilhado, agora a corrente não tem para onde ir. Sem corrente significa que não há tensão na fonte de alimentação do comutador, o que significa tensão total no fio neutro desconectado.

Da mesma forma, o "fio quente" fica ativo através da fonte de alimentação do switch2, depois o neutro compartilhado é carregado1.

O que torna isso tão perigoso é que as tensões perigosas só aparecem depois que você desconecta o condutor neutro compartilhado. Portanto, não importa o quanto você teste antes de desconectar, é improvável que note que algo está errado (você pode notar uma ligeira tensão entre o terra e o neutro, mas pequenas tensões entre o terra e o neutro são bastante normais)

Outras respostas disseram como corrigir essa instância específica do problema, mas o maior problema é que, se alguém fez isso em um lugar da sua casa, também o fez em outros lugares. É necessário tomar muito cuidado ao trabalhar nesta instalação no futuro.

Edit: Eu interpretei um pouco mal o seu diagrama.


E foi exatamente assim que eu experimentei: estava segurando a tomada por um tempo tentando extrair os fios de pressão e estava no meio de desconectar o ponto morto de neutro de volta ao disjuntor quando fiquei chocado.
Phrogz

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Como você supôs, a presença do neutro compartilhado é o motivo pelo qual o neutro é quente, mesmo quando esse circuito está desligado. Os interruptores acionados precisam de um neutro porque eles mesmos consomem eletricidade; portanto, o comutador 2 retira a energia do branco com fita e a envia pelo neutro comum. Eu não sei sobre código, mas não é uma boa ideia, porque você espera que um disjuntor corte a energia para o neutro correspondente.

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