¿Por qué es malo este cableado neutral compartido?

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Resumen: Tengo esta situación de cableado en mi casa. Supongo que no depende del código moderno, y experimenté por qué es malo (se sorprendió), pero no entiendo por qué (física / electricidad) sucedió.

dos fases alimentando dos interruptores;  interruptores comparten un neutral

En el diagrama, puede ver que hay dos fases que terminan en la misma caja de interruptores de luz, una al lado de la otra, y los dos interruptores comparten un neutro.

Estos dos interruptores están en interruptores automáticos diferentes, en subpaneles diferentes. Por casualidad apagué el disyuntor que iba a la toma de corriente (estaba intercambiando el hardware), y descubrí que los cables que entraban desde la 'parte superior' de la caja todavía estaban vivos (y de una manera extraña, con el cable blanco midiendo 119V a tierra, y el cable negro que mide 113V a tierra, y los dos cables que miden 0V entre ellos) y capaz de una descarga de voltaje completo.

¿Cómo / por qué fluye la electricidad desde el cable 'blanco, con cinta adhesiva' hasta el neutro, y hacia el interruptor 1, y luego hacia el cable negro en el tomacorriente?


Para lo que vale, veo que puedo solucionar esto cambiando el interruptor Add-On con Switch2, y luego enviando el neutro de la fase 2 a través de los cables de cinta blanca (o negro) a la otra caja.

Phrogz
fuente
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¿Por qué hay un neutral en tu 'Switch 2'?
Brhans
¿Hay cables de tierra no representados?
Machavity
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@brhans Estos son interruptores GE / Jasco Z-Wave que requieren un neutro válido para funcionar.
Phrogz
@Machavity Sí, los cables a tierra abundan, en cada tendido de cables, se fusionan en cada caja y se conectan a cada interruptor y a la toma de corriente.
Phrogz
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Lo siento, ese diagrama es ingenioso pero me está matando . Arreglando para que coincida con su descripción. Además, ¿te importa cuántos códigos viola esto? ¿Eres susceptible a una solución que cumpla con el código?
Harper - Restablece a Mónica el

Respuestas:

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Hay una regla para prevenir ese shock

En un circuito derivado de varios cables (que comparte neutro), los neutros Pigtail . Esta es la razón: para que pueda quitar cualquier dispositivo de servicio sin cortar el neutro del que dependen otros cables calientes.

Deje de lado, por ahora, el hecho de que este no es un MWBC y es, de hecho, un desastre .

Considere el neutro sobre el receptáculo, a la tuerca de alambre, y para cargar 1 y los dos interruptores inteligentes. ¿Qué mantiene a este neutral cerca de 0 voltios ? ¿Es la denominación 'neutral'? ¿Es el color blanco? No Lo que lo mantiene cerca de 0 voltios es que está atado a neutral en el panel. Que cortó cuando retiró el receptáculo para el servicio .

Ahora, absolutamente nada mantiene el neutro cerca de 0 voltios. "Flotaría" a cualquier voltaje, vulnerable al acoplamiento inductivo o capacitivo como cualquier cable flotante. Excepto por el interruptor 2. El interruptor 2 está intentando alimentarse. Está tratando de desconectar el cable "LÍNEA" del panel 2. Está devolviendo esa energía a través del "neutro" del panel 1, que eleva ese neutro a 120 V , como lo muestro en la segunda ilustración aquí . Su salida eliminada es la X, y ahí es donde pone su mano.

Ahora comencemos con la lista de defectos de la tienda aquí.

No mezcle fuentes de dos paneles diferentes.

Ni siquiera mezcles los suelos. Normalmente, los motivos son lo único que puedes usar en cualquier lugar. Pero incluso las reglas para actualizar los terrenos no le permiten mezclar los terrenos de dos paneles diferentes.

Mezclar neutros de dos paneles está muy mal. Mezclar hots de dos paneles es una locura . Simplemente no haces eso. Nunca.

No es ilegal que los suministros de múltiples paneles transiten por las mismas pistas, pero nunca sirven las mismas cargas.

No mezcle neutros, excepto en MWBC diseñado adecuadamente

A pesar de lo anterior, el suelo es una gran telaraña, pero el neutral no lo es : los neutrales deben mantenerse fastidiosamente con sus compañeros. Hay una razón estúpidamente simple para esto: los neutrales no tienen interruptores . Lo único que protege a un neutro de la sobrecarga es el hecho de que solo devuelve la energía para su calor (o cuidadosamente elegido y equilibrado varios hots, en un circuito derivado de varios cables , donde solo devuelve corriente diferencial. Maldición, los MWBC son divertidos .)

Los circuitos de derivación de varios cables deben tener un apagado de mantenimiento común, es decir, un interruptor de 2 polos que garantiza que cuando apaga un tramo MWBC para servicio, está apagando todos los tramos.

Una regla NEC bastante reciente (2011) que también tiene como objetivo resolver el problema que acaba de tener. Esto funciona con cinturones y tirantes con la regla de "neutros en espiral".

Independientemente de que necesites más experiencia para jugar con MWBC.

Las corrientes deben ser iguales en cada cable o conducto

Es difícil para los geeks entender esto, porque están acostumbrados a pensar DC. AC crea campos magnéticos pulsantes. Mientras todos los cables se unan, los campos magnéticos se cancelan entre sí. Sin embargo, si viajan por un bucle, el interior del bucle se convierte en el núcleo de un transformador . Si alguna vez has derribado uno, sabes que el núcleo es inexplicablemente una pila de delgadas placas de acero laminadas juntas con algún tipo de laca. Esto es para detener las "corrientes parásitas" para evitar el calentamiento de la corriente parásita dentro del núcleo del transformador.

Esa energía de Foucault puede ser considerable, por eso Code habla tanto de eso.

La forma de evitar esto es dibujando sus dibujos con todos los conductores en un cable o conducto muy juntos , y espacio entre todos los cables y conductos. Si su dibujo encierra un área , como lo hace su dibujo, entonces sus corrientes son casi seguramente desiguales. Cuando coloreé el dibujo anterior de gris, debería haber dejado el blob central blanco, solo para aclararlo. Si su dibujo parece un árbol , las corrientes deben ser iguales ya que no hay otra ruta posible. Estás listo.

Solución 1: alimente todo desde el circuito izquierdo

En este caso, simplemente cortamos el cable de alimentación correcto. ¡RECORTE! Y se ha ido.

Mientras escribía esto, ThreePhaseEel describió este.

Solución 2: carga de alimentación 2 desde el circuito derecho

En este caso, intercambiamos switch2 y el complemento y cortamos la conexión neutral en el cuadro de la izquierda. El complemento se comunica solo con el cable negro-rojo-blanco de la fuente 2.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Observe la pared invisible entre las cosas del circuito 1 en el lado izquierdo de la caja del interruptor y las cosas del circuito 2 en el lado derecho. Me sorprende que el interruptor remoto no necesite un dispositivo siempre caliente, sin embargo, si es necesario, está en el paquete como repuesto. También separe la tierra para ese cable adicional, lo que hará que sea bastante obvio para el observador astuto que esto se sirve desde un circuito diferente, ya que cada cable en el cable va a un dispositivo.

Harper - Restablece a Monica
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Gracias por la discusión en profundidad. Gran diagrama hackery, por cierto. :)
Phrogz
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Reemplace "ni siquiera equivocado" con algo como "mucho más allá de lo incorrecto"; Sé que es idiomático, pero también es regional (¿temporal?), Por lo que aquellos de nosotros que hemos estado viviendo debajo de las rocas podríamos leer mal y tratar de conectar los neutros de diferentes paneles juntos.
wizzwizz4
@ wizzwizz4 buen punto, hecho.
Harper - Restablece a Mónica el
¿Cuál sería la solución adecuada de "dos circuitos" si hubiera un conducto entre las dos cajas? ¿El conducto debe estar conectado a tierra a la caja que contiene el interruptor n. ° 2 y aislado de la caja n. ° 1, excepto por algún tipo de conexión entre el conducto y el interruptor adicional?
supercat
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El conducto de metal @supercat es una extraña excepción a la regla de "terrenos separados", lo tengo en un edificio de acero y simplemente no hay forma de separar los terrenos. Solo está permitido. En ese caso, conecte el mismo cable o deje el interruptor n. ° 2 en el cuadro de la izquierda y conecte 4 conductores como pueda . La única razón por la que dije que cambiara los interruptores era que había muy pocos conductores en el cable / 3.
Harper - Restablece a Mónica el
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Esto es realmente bastante fácil de arreglar

El problema es que la luz en el interruptor 2 fue enrutada usando el calor y el neutro del circuito / pata 2, mientras que el interruptor en sí mismo es alimentado por el calor del circuito 2 pero el neutro del circuito 1, creando corrientes circulantes que pueden calentar partes metálicas y causar EMI y una violación del Código (300.3 (B) /310.10 (H)). Mover la luz del circuito 2 al circuito 1 lo arregla:

  1. Apague la alimentación de ambos circuitos, luego abra ambas cajas de interruptores.
  2. Tape el negro siempre caliente y el neutro blanco entrante que entra en la caja del interruptor adicional por sí mismos: no se usarán en la nueva configuración
  3. Retire la cinta del cable blanco "caliente" que va a la caja del interruptor adicional y conéctela al interruptor y cargue los neutros en la caja del complemento; se convertirá en el nuevo neutro que se alimenta a esta caja.
  4. En la caja del interruptor principal, retire la cinta del cable blanco "caliente" y empalme con el resto de los neutros en esa caja.
  5. Conecte el terminal de línea en el interruptor 2 en la caja del interruptor principal al resto de los puntos calientes de esa caja. Esto hace que todo en el interruptor 2 + el interruptor adicional se alimente desde el circuito 1 ahora.
  6. Abotone las cajas y luego vuelva a encender los dos circuitos.

ingrese la descripción de la imagen aquí

En cuanto a por qué esto te sorprendió ...

Cuando interrumpió el circuito en el tomacorriente, la corriente que fluía hacia atrás desde el interruptor 2 que intentaba alimentarlo no tenía a dónde ir, por lo que obtuvo 120 V entre los dos neutrales en la caja del tomacorriente.

ThreePhaseEel
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No es una mala solución. Pone otros 300W de iluminación en ese interruptor, pero de todos modos necesito cambiar esas bombillas con LED, lo que hará que la carga adicional sea insignificante. ¡Y luego no tengo que cambiar los interruptores! :)
Phrogz
¿Puedes detallar más las "corrientes circulantes"? Comprender cómo fluye la 'corriente' (que no asimilo completamente en AC) desde la fase 2 hasta la salida es lo que realmente espero entender.
Phrogz
Confío en que esto es 300W real y no 300W "equivalente" (LED 50W).
Harper - Restablece a Mónica el
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@Phrogs: la corriente fluye en el circuito 2 caliente, a la electrónica interna del interruptor inteligente, y luego regresa del interruptor inteligente al neutro del circuito 1 . Esto crea un gran bucle de emisión de campo magnético (frente a que la corriente regresa por la misma ruta en la que dejó el panel, lo que mantiene los campos magnéticos dispersos al mínimo) que puede causar todo tipo de problemas extraños y molestos (por el zumbido del audio sistemas para CRT tambaleantes, e incluso calentamiento de partes ferrosas si fluye suficiente corriente a través del circuito). Por lo tanto, el Código requiere que la corriente regrese a la fuente a lo largo del camino por el que llegó.
ThreePhaseEel
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@Nicknamednick: es la intención de 300.3 (B) y 310.10 (H) en el NEC, al menos por lo que puedo decir. (La palabrería del Código no está del todo clara para los casos comunes que encontramos en esta Pila, pero durante mucho tiempo hemos tomado un rumbo estricto con estas reglas.)
ThreePhaseEel
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Las cargas suelen tener una resistencia efectiva mucho mayor que los cables, pero una resistencia efectiva mucho menor que su cuerpo o su multímetro.

Supongamos que los interruptores en su ejemplo están encendidos o son al menos algo conductores (los interruptores electrónicos pueden ser algo conductores incluso cuando están apagados, NUNCA confíe en ellos para el aislamiento de seguridad)

Switch2 es algún tipo de interruptor electrónico, por lo que es en sí mismo una carga. Con el neutro conectado, la corriente para suministrar la electrónica del interruptor fluirá normalmente desde la fase 2, a través de la electrónica del interruptor y de regreso al neutro compartido. El neutro compartido tomará fácilmente la corriente y tendrá muy poca tensión.

Luego vas y desconectas el Neutral compartido, ahora la corriente no tiene a dónde ir. Sin corriente significa que no hay voltaje en la fuente de alimentación del interruptor, lo que significa voltaje completo en el cable neutro desconectado.

Del mismo modo, el "cable caliente" se activa a través de la fuente de alimentación del interruptor2, luego el neutro compartido y luego la carga1.

Lo que hace que esto sea tan peligroso es que los voltajes peligrosos solo aparecen después de desconectar el conductor neutro compartido. Entonces, no importa cuánto pruebe antes de desconectarse, es poco probable que note que algo está mal (puede notar un ligero voltaje entre tierra y neutro, pero los voltajes leves entre tierra y neutro son bastante normales)

Otras respuestas han dicho cómo solucionar esta instancia particular del problema, pero el problema más importante es que si alguien hizo esto en un lugar de su casa, posiblemente también lo hizo en otros lugares. Se debe tener mucho cuidado al trabajar en esta instalación en el futuro.

Editar: leí mal su diagrama un poco.

Peter Green
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Y así es exactamente como lo experimenté: estaba agarrando el tomacorriente por un tiempo tratando de extraer los cables de inserción, y estaba en el medio de desconectar el neutro que volvía al interruptor cuando me sorprendió.
Phrogz
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Como supusiste, la presencia del neutral compartido es la razón por la cual el neutral está caliente, incluso cuando ese circuito está apagado. Los interruptores con alimentación necesitan un neutro porque consumen electricidad ellos mismos, por lo que el interruptor 2 toma la energía de la cinta blanca y la envía a través del neutro común. No sé sobre código, pero no es una buena idea porque esperas que un interruptor corte la energía al neutral correspondiente.

Machavity
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