Împământarea invertorului în rulotă: nulul la masă și diferențialul

Răspunsul rapid

• La ieșirea multor invertoare niciun pol nu e legat de carcasă sau de șasiu. Pe o astfel de ieșire, numită flotantă, diferențialul nu are ce detecta: la un defect de izolație curentul nu are drum de întoarcere care să-l ocolească.

• Regula de decizie: ieșirea flotantă merge doar pentru un singur aparat conectat direct la invertor. Orice instalație cu tablou și prize, în rulotă sau în camper, cere conductor de protecție la fiecare priză, un diferențial bipolar de 30 mA tip A și, pe baterie, nulul legat la șasiu într-un singur punct, înaintea diferențialului.

• Pe priza de camping, legătura din rulotă trebuie să dispară, altfel poate sări diferențialul stâlpului. Invertoarele-încărcătoare Victron din familia MultiPlus o desfac singure: releul de împământare stă închis pe baterie și se deschide înainte ca aparatul să treacă pe priză.

• Pe baterie, siguranța automată nu te apără de un defect la masă. Un MultiPlus-II 12/3000 are la vârf, după fișă, 5.500 W, adică circa 24 A, iar o siguranță B16 cere 48-80 A ca să taie instantaneu, deci protecția care lucrează e diferențialul.

• Legătura la șasiu, tabloul și testele rămân pe mâna unui electrician autorizat. Tu alegi aparatele potrivite și știi ce să verifici la predare.

Împământarea invertorului în rulotă: pe unde se întoarce curentul de defect

Diferențialul unei rulote declanșează doar dacă o parte din curent se întoarce la sursă pe alt drum decât faza și nulul. La un invertor, acest drum există numai când nulul lui e legat la șasiu. Diferențialul (RCD, de la residual current device) compară curentul care pleacă pe fază cu cel care revine pe nul și taie alimentarea când diferența trece de prag, tipic 30 mA.

Acasă, drumul de întoarcere îl asigură rețeaua, cu nulul legat la pământ la postul de transformare. O rulotă sau un camper stă pe cauciucuri și nu are alt „pământ” decât propriul șasiu, adică masa vehiculului. Tabelul urmărește același defect, o fază care atinge o piesă metalică, în cinci situații.

Rândurile trei și patru descriu instalația corectă. Pe baterie, șasiul ține locul pământului, într-o schemă de tip TN-S: nulul e legat la referință într-un singur punct, iar conductorul de protecție merge separat de el până la fiecare priză. La o cabană alimentată din invertor, principiul e același, dar intră în joc și priza de pământ a clădirii, deci proiectul îl face electricianul. Tot de aici rezultă că diferențialul nu are nevoie de un țăruș bătut în pământ când stai departe de camping: îi ajunge legătura dintre nulul invertorului și șasiu.

Ieșirea flotantă: de ce pare sigură și unde cedează

O ieșire flotantă, fără niciun conductor activ legat la pământ (principiul pe care standardele îl numesc rețea IT), e sigură doar cât timp nu are niciun defect, iar primul defect nu se vede. Dacă atingi un singur conductor, lipsește drumul de întoarcere și prin corp trece foarte puțin curent, cât lasă capacitățile cablurilor și filtrele din aparate; de aici ideea că e mai bine să lași invertorul „izolat”.

Un scenariu obișnuit: un cablu de fază, ros de o muchie de tablă, atinge șasiul. Nu sare nimic, dar din acel moment șasiul stă la potențialul fazei, la 230 V față de nul. Al doilea defect poate apărea după câteva luni, în alt aparat, când nulul atinge o chiuvetă de inox sau un profil al mobilierului nelegat la protecție. Cine atinge deodată piesa și șasiul e străbătut de curent, iar diferențialul poate să nu reacționeze, pentru că tot curentul pleacă și se întoarce prin conductoarele active.

Rețelele lăsate intenționat flotante, cum sunt cele din sălile de operație, au un aparat care supraveghează izolația și semnalează primul defect. Invertorul unei rulote nu are, deci într-o instalație cu tablou și mai multe prize defectele se adună fără niciun semn. Manualele invertoarelor Victron Phoenix o spun direct: pe o ieșire flotantă, un diferențial nu funcționează corect.

Altfel stau lucrurile cu un singur aparat conectat direct la priza invertorului, fără prelungitoare și fără instalație: nu există o rețea în care două defecte separate să se întâlnească.

Legătura nul-șasiu: o singură dată, la sursă, înaintea diferențialului

Într-o instalație corectă, nulul e legat de conductorul de protecție și de șasiu într-un singur punct, lângă sursă și înaintea diferențialului. Fiecare condiție are motivul ei:

• Înaintea diferențialului. Dacă legătura stă după el, curentul de defect se întoarce tot prin torul lui și nu mai apare niciun dezechilibru.

• O singură legătură activă. Două legături împart curentul de lucru între nul și conductorul de protecție, iar rezultatul e fie declanșări fără defect, fie curent care circulă prin protecție și prin șasiu.

Conductorul de protecție leagă borna de împământare a invertorului de bara din tablou, de contactul de protecție al fiecărei prize și de carcasele metalice ale aparatelor fixe. Carcasa invertorului se leagă la șasiu: manualele MultiPlus și MultiPlus-II cer asta explicit la montajul mobil, fiindcă protecția adusă de cablul de camping dispare în clipa în care scoți ștecherul.

De ce nu contezi pe siguranța automată. Pe rețea, la un scurtcircuit franc, curentul sare la sute de amperi, iar siguranța declanșează magnetic aproape instantaneu. Un invertor își limitează curentul și, la scurtcircuit, se oprește singur, protecție trecută în fișele Victron. Vârful de putere din fișă dă ordinul de mărime: cei 3.000 W ai unui MultiPlus Compact 12/1600 înseamnă circa 13 A la 230 V, iar cei 5.500 W ai unui MultiPlus-II 12/3000, circa 24 A. Manualul Phoenix Smart dă direct curentul de scurtcircuit al ieșirii: 17,4 A la modelul de 2.000 VA și 43,5 A la cel de 5.000 VA. O siguranță automată de 16 A cu curba B are nevoie de 48-80 A ca să taie instantaneu. Pe invertor, ea protejează cablul de suprasarcină, iar defectul la masă îl deconectează diferențialul. Diferențialul, la rândul lui, nu vede atingerea simultană a fazei și a nulului: atunci corpul tău e, pentru el, un consumator oarecare.

Releul de împământare Victron: închis pe baterie, deschis pe priza de camping

Releul de împământare (ground relay, numit și releu de masă) al invertoarelor-încărcătoare Victron leagă nulul ieșirii la carcasă cât timp aparatul merge pe baterie. Legătura se desface înainte ca aparatul să treacă pe priza de camping. O punte fixă între nul și protecție n-ar merge la un aparat care primește și rețea: ar rămâne activă și pe priză, unde nulul are deja legătura lui la pământ, la transformator. Manualele MultiPlus Compact și MultiPlus-II descriu aceeași secvență:

1. Pe baterie, fără alimentare la intrare, releul e închis și leagă nulul de ieșire la carcasă, deci la șasiu. Diferențialul de pe ieșire are drum de întoarcere și lucrează.

2. Când apare alimentarea la intrare, de la priza de camping sau de la un generator, aparatul deschide întâi releul de împământare și abia apoi închide releul de intrare, cel de transfer. Ieșirea preia nulul și protecția sursei.

3. Regula, cum o formulează manualul: nulul ieșirii e legat la carcasă doar cât timp releele de intrare sunt deschise, deci cele două legături nu coexistă.

Diferențialul pentru prize stă, așadar, pe ieșirea aparatului și lucrează în ambele moduri; manualul MultiPlus-II cere de altfel diferențial și siguranță în serie cu ieșirea.

Pe peretele rulotei, cablul de camping intră de obicei printr-o priză CEE de 16 A (IEC 60309, doi poli și contact de protecție). Victron o produce cu capac din poliamidă sau din inox, cu protecție IP56. Conductorul de protecție al cablului ajunge la borna aparatului și la șasiu, iar protecția dintre priza exterioară și invertor o stabilește electricianul, după HD 60364-7-721, standardul european de instalații pentru rulote și autorulote. Limitele de curent ale prizei de campare sunt în ghidul despre sistemul electric al rulotei.

Releul se poate dezactiva din programul de configurare, dar manualele îl dau activ din fabrică și descriu oprirea doar pentru cazuri speciale, cum e un releu extern. Într-o rulotă, un releu oprit „ca să nu mai sară” lasă ieșirea flotantă pe baterie. Atenție și la generatorul portabil: cât aparatul merge pe el, ieșirea preia nulul generatorului. Dacă generatorul are ieșirea flotantă, lucru pe care îl verifici în manualul lui, instalația rămâne fără referință, iar soluția o alege electricianul.

Pe bărci, manualul MultiPlus-II nu recomandă legătura directă la pământul de la mal, din cauza coroziunii galvanice, și indică un transformator de izolare galvanică, subiect cu ghid propriu. O rulotă nu stă în apă, deci varianta obișnuită rămâne conductorul de protecție din cablul de camping.

Modelele, inclusiv cele de 3.000 VA pentru rulote mari, sunt în selecția Victron MultiPlus, iar ghidul despre MultiPlus-II și Phoenix explică când merită un invertor-încărcător.

Invertor fără intrare de 230 V: ce spune manualul despre nul

La un invertor simplu, fără încărcător și fără intrare de rețea, starea nulului din fabrică diferă de la o familie la alta chiar la același producător, așa că răspunsul îl dă manualul, nu cutia. Tabelul rezumă ce scrie în manualele Victron, cu familia MultiPlus ca reper:

Un model cu priză Schuko pe carcasă se potrivește pentru un singur aparat conectat direct la el, fără prelungitor. Pentru o instalație fixă, cu tablou și mai multe prize, alegi un model cu ieșire pe borne, cu legătura nul-șasiu făcută o singură dată, la ieșirea lui și înaintea diferențialului. Modelele simple sunt în categoriile de invertoare și invertoare off-grid.

Manualul Phoenix VE.Direct mai are o interdicție care contează în rulotă: ieșirea invertorului nu se leagă niciodată la altă sursă de curent alternativ, cum e o priză de rețea sau un generator. Trecerea între invertor și priza de camping cere un comutator de transfer.

Invertor separat și priza de camping: ce trebuie să facă comutatorul de transfer

Cu invertor și încărcător separate, trecerea pe priza de camping cere un comutator de transfer (sau prioritar), aparatul care mută automat consumatorii de pe o sursă pe alta. El trebuie să întrerupă faza și nulul și să lase fiecărei surse propria legătură nul-pământ, schemă descrisă și în manualul comutatorului Filax 2:

• Comutatorul întrerupe ambii poli. Unul care mută doar faza lasă nulul invertorului, legat la șasiu, în paralel cu nulul rețelei, adică două legături nul-pământ active deodată.

• Fiecare sursă are propria legătură nul-pământ, iar nulurile nu se unesc între ele. Legătura invertorului stă pe partea lui, înaintea comutatorului, iar diferențialul pentru prize după comutator. Pe priza de camping, nulul invertorului iese din circuit odată cu el, iar diferențialul lucrează pe ambele surse.

La VE Transfer Switch de 5 kVA, schema din manual arată că faza și nulul fiecărei intrări trec prin contactele releului, iar curentul nominal e de 20 A pe fiecare intrare și la ieșire. Comutarea durează până la 20 ms, timp în care consumatorii rămân fără tensiune, iar manualul avertizează că un calculator poate pierde date. Diferențialele nu sunt incluse: manualul cere să fie integrate în cablajul comutatorului.

Pentru consumatorii sensibili la întreruperi, cum e un calculator, manualele Phoenix recomandă comutatorul Filax 2, care comută, după manualul lui, în cel mult 16 ms, sau direct un invertor-încărcător cu comutator încorporat; diferențele sunt în ghidul despre comutatorul de transfer Filax 2. Comutatoarele și prizele de intrare sunt în accesorii pentru energie solară.

Ce diferențial pui: tip A, 30 mA, bipolar

Pentru prizele din rulotă alegi un diferențial sau un RCBO (diferențial și siguranță automată în același modul) de 30 mA, cel puțin tip A, care întrerupe ambii poli:

• Tip A, nu AC. Multe dintre aparatele din rulotă au la intrare o sursă în comutație, iar un defect în ea poate da un curent cu componentă continuă, capabil să lase un diferențial tip AC fără reacție. Pentru invertor, manualul MultiPlus-II precizează că transformatorul intern, de frecvența rețelei, exclude curentul continuu la orice port de curent alternativ, deci tipul A ajunge; la alte invertoare confirmarea o cauți în manualul lor. Tipul F sau B intră în discuție la consumatorii pentru care producătorul îl cere, cum sunt unele aparate de aer condiționat cu compresor inverter.

• Bipolar. Un ștecher Schuko intră în priză în ambele sensuri. Când alimentezi rulota acasă printr-un adaptor de la Schuko la CEE, faza poate ajunge pe oricare fir, iar la priza de camping polaritatea nu e garantată nici ea. Un aparat care taie un singur pol poate lăsa faza legată.

• 30 mA pe circuitele de prize, cu amperajul și curba alese după cablu și consumatori, ca acasă. Tipurile AC, A, F și B, pragurile și timpii de declanșare sunt explicate în ghidul despre siguranțe automate și RCBO.

Punctul de masă pe șasiu: ce verifici la predare

Un punct de masă bun stă pe structura portantă, are contact metal pe metal protejat de coroziune și secțiunea cerută de manual. Legătura o face electricianul, iar la predare verifici cinci lucruri, pentru că îmbinarea stă ani de zile în vibrații și umezeală:

• E pe structura portantă sau pe un punct de masă prevăzut de constructor, nu pe tablă subțire, pe capace demontabile, pe uși sau pe mobilier.

• Contactul e metal pe metal, cu vopseaua îndepărtată doar sub papuc și cu protecție anticorozivă peste îmbinare, aplicată după strângere.

• Papucul e sertizat cu scula potrivită și asigurat împotriva desfacerii, într-un loc la care ajungi pentru control.

• Secțiunea legăturii carcasă-șasiu vine din manual. La Phoenix, manualul cere cel puțin jumătate din secțiunea cablurilor de baterie, iar la MultiPlus-II instrucțiunile de siguranță dau pentru conductorul de împământare un minim de 4 mm². Când minusul bateriei de servicii e legat la șasiu, prin această legătură poate trece și curentul unui eventual contact al plusului cu carcasa, până se arde siguranța de lângă baterie, deci secțiunea finală o stabilește electricianul.

• Curentul invertorului se întoarce la baterie pe cablul lui de minus, eventual prin șuntul monitorului, niciodată prin șasiu.

Butonul T nu dovedește legătura. El creează singur dezechilibrul, printr-o rezistență internă legată între conductoarele active, deci diferențialul sare la test și pe o ieșire flotantă. Dovada e testul electricianului cu aparatul de măsură, care trimite un curent de probă între fază și protecție: dacă legătura lipsește, diferențialul nu declanșează. Cere testul pe baterie, pe priza de camping și, dacă ai, pe generator.

Checklist înainte de montaj

1. Manualul invertorului: releu de împământare, legătură internă sau ieșire flotantă din fabrică.

2. Schema cu locul legăturii nul-șasiu pentru fiecare sursă: baterie, priză de camping, generator.

3. Diferențial sau RCBO de 30 mA, tip A, bipolar, după punctul de legătură.

4. Siguranța și cablul de pe ieșire, dimensionate pentru tot ce poate da ieșirea. Pe priză, invertorul-încărcător adaugă putere din baterie: la MultiPlus-II de 3.000 VA, manualul socotește până la 32 + 13 = 45 A, cu intrarea la maximum.

5. Comutator de transfer care întrerupe faza și nulul, dacă invertorul și încărcătorul sunt aparate separate.

6. Testul de declanșare cu aparat în toate modurile de alimentare, trecut în documentele de predare.

Greșelile care se plătesc

• Diferențial montat pe o ieșire flotantă și socotit protecție: trece testul cu butonul T și nu lucrează la defect.

• Punte fixă între nul și protecție la un invertor-încărcător: pe priza de camping, diferențialul stâlpului poate sări imediat ce pornești un consumator.

• Legătura făcută după diferențial, într-o doză sau la o priză: curentul de defect se întoarce prin diferențial, iar acesta nu mai vede nimic.

• Comutator de transfer care mută doar faza: nulul invertorului, legat la șasiu, ajunge în paralel cu nulul rețelei.

• Releul de împământare dezactivat din program ca să nu mai sară ceva: pe baterie, instalația redevine flotantă.

• Carcasa invertorului nelegată la șasiu, pe motiv că există protecția din cablul de camping, care dispare când scoți ștecherul.

Pe scurt

• Pe o ieșire flotantă diferențialul nu are cum să declanșeze la un defect de izolație, iar defectul rămâne ascuns până se combină cu al doilea.

• Nulul se leagă la șasiu o singură dată, la sursă și înaintea diferențialului; carcasa invertorului și prizele ajung la șasiu prin conductorul de protecție.

• La Victron MultiPlus, releul de împământare e închis pe baterie și se deschide înainte de trecerea pe priza de camping; la Phoenix, starea nulului din fabrică diferă între familii.

• Pe baterie, defectul la masă îl deconectează diferențialul de 30 mA, tip A, bipolar: un MultiPlus-II de 3.000 VA dă circa 24 A la vârf, iar o siguranță B16 cere 48-80 A.

• Cu invertor și încărcător separate, comutatorul de transfer întrerupe faza și nulul, iar fiecare sursă își păstrează propria legătură nul-pământ.

• Montajul și testul cu aparat, în toate modurile de alimentare, sunt treaba electricianului autorizat; butonul T nu dovedește legătura.