¿Qué hay de malo con los conductores paralelos?

Con respecto a los sistemas de CA (como para hogares y similares), un camino circular se llama conductor paralelo. Es ilegal (de acuerdo con la sección 310 del NEC) excepto bajo ciertas circunstancias. Pero he notado que con los circuitos de CC, los conductores circulares también son ... tabú (por falta de una palabra mejor). Vea la imagen a continuación, solo por ejemplo (probablemente haya mejores ejemplos, así que si otro ejemplo es mejor para ilustrar el problema o responder, por favor, muéstrelo y dígalo).

Mi pregunta (s) es básicamente, ¿qué hay de malo con un conductor circular / paralelo?

Además, para mayor claridad, aquí hay una imagen de un circuito ilegal (según NEC):

Editar: como seguimiento de algunos de los comentarios a continuación, he visto el circuito LED mencionado anteriormente. Actualmente tengo un PCB similar (una especie de mal ejemplo, como se muestra a continuación, porque la excusa para no conectar los anillos podría ser que hay un conductor en el camino) pero he visto otro PCB sin ninguna excusa para no completar el anillo, entonces me preguntaba por qué no estaba conectado.

Ambas configuraciones conducirán energía a las cargas.

Al tratar de descubrir qué es "ilegal" y por qué, debe comprender qué condiciones de falla están tratando de evitar las autoridades. Puede haber un comentario en los estándares relevantes si tiene suerte.

En el Reino Unido, este arreglo de un conductor circular se llama 'Ring Main', y se promovió activamente para el cableado interno desde fines de la década de 1940 en adelante, debido a la escasez de cobre y las altas tasas de construcción de viviendas después de la Segunda Guerra Mundial. Tener dos caminos de regreso a la caja de distribución permite que los conductores más ligeros sirvan a la misma área de la que podrían servir las espuelas.

Las reglas son que un conductor de 2.5 mm ² sirve un área de hasta 1000 pies cuadrados, y tiene ambos extremos devueltos al panel de distribución, protegido por un fusible de 30A. Cada toma de corriente en la pared que forma parte del anillo tiene un bucle de entrada y salida de 2,5 mm ² , conectado a los terminales de la toma. Tenga en cuenta que una espuela de 2.5 mm ² usaría un fusible de 22A.

El problema surge si alguien reemplaza un enchufe sin colocar ambos conductores en los terminales, o si un conductor se rompe de alguna manera. El bucle ahora está roto, y ahora tenemos dos espuelas de 2.5 mm ² , que necesitan un fusible de 22A para protección, pero tienen un fusible de 30A, sin aparente falla para alertar a nadie .

Cualquier paralelo de cables permite que ocurra este tipo de error de sobrecarga potencial indetectable. Algunas autoridades reguladoras prohíben la práctica, otras lo permiten.

Por cierto, esa ilustración es terrible. Muestra un circuito de CC inherentemente , con cargas de CC de extracción constante, por ejemplo, LED. Y ese es un caso de uso particular donde los circuitos de anillo están totalmente bien . Con la corriente alterna, sin embargo ...

Esto se debe principalmente a que la ruta de circuito compleja hace que los circuitos no puedan mantenerse . El neutral debe estar justo al lado de su compañero caliente, principalmente para que puedas encontrar la maldita cosa . Y si quita un conductor, la cosa aguas abajo no se puede energizar desde otro lugar, porque eso es un peligro para la seguridad.

Relacionado, los GFCI no pueden funcionar si ya sea caliente o neutral tiene una forma de evitar el GFCI.

Otro factor importante son las corrientes de Foucault . En cualquier lugar donde los puntos calientes y los neutrales de sus compañeros se separan, se establece un campo magnético entre ellos y se calienta inductivamente cualquier cosa metálica en su interior. Nuestro voltaje más bajo lo convierte en un factor más importante ya que con la mitad de la edad de voltaje tenemos el doble de corriente, y la corriente es lo que causa esto. Por ejemplo, debemos "hacer muescas" en los paneles de servicio donde un circuito ingresa en dos conductos diferentes, para que actúen como laminación (ya que los núcleos de los transformadores están laminados).

Ahora, generalmente, las rutas redundantes se equilibrarán. El calentamiento inductivo no es gratuito, agrega impedancia a esa ruta, por lo que la electricidad favorecerá la ruta que no la crea.

No tenemos circuitos de bucle de estilo del Reino Unido que regresen al panel principal, porque inevitablemente, una cabeza de cordero golpearía cada pata del bucle en un interruptor diferente . Y esto es particularmente un problema debido a nuestro sistema de fase dividida 120/240. Neutral está en el medio y si esos dos interruptores están en polos opuestos, ¡espera que la protección del circuito funcione! Incluso si están en el mismo poste, los interruptores permitirán 40A en los receptáculos que solo figuran para 20A. Los cables pueden ser capaces de manejarlo, pero los receptáculos no pueden; no tienen fusibles individuales o interruptores de encendido / apagado como en el Reino Unido.

Permítame mostrarle una de las posibles rutas que puede tomar una corriente cuando se enciende el diodo superior: aquí, las líneas rojas representan la ruta actual, y el rosa feo cubre el área que irradiará la EMI.

Si las resistencias de los cables que forman el bucle no están equilibradas (este suele ser el caso, especialmente a altas frecuencias), el esquema en bucle tiene el potencial de formar enormes antenas de bucle, que irradiarán órdenes de magnitud más interferencia que los conductores que garantizan que las rutas de corriente son muy juntos

Al afirmar que algo es "ilegal" uno debe identificar qué jurisdicción se está discutiendo. Parece muy probable que esta práctica sea "ilegal" en América del Norte, donde solo se usan "circuitos derivados" (y se espera encontrarlos).

Sin embargo, en otros lugares (especialmente Gran Bretaña) los "circuitos de anillo" son bastante comunes y esperados.

La razón por la que los "conductores paralelos" o los "circuitos en anillo" son contrarios al Código Eléctrico Nacional es porque presenta un riesgo de electrocución para cualquiera que trabaje en el circuito. Podrían desconectar un empalme en el circuito pensando que todo "aguas abajo" era seguro. Pero si hay un circuito paralelo en otro lugar, entonces no hay forma de ver si el circuito ha sido realmente desconectado y seguro. No hay un solo camino "aguas abajo" para la corriente.

El mismo principio se aplica si se trata de CA o CC.

Sospecho que es una medida de seguridad. En el Reino Unido, debido a que la red eléctrica principal es común en el cableado residencial, los electricistas y otras personas que podrían tener que hurgar detrás de sus enchufes probablemente entiendan eso.

En América del Norte sería extraño encontrar una casa conectada de esa manera, y por lo tanto también sería inesperado. Las personas que trabajan con el cableado doméstico pueden pensar que han cortado la energía al desconectar un lado del circuito mientras se olvidan o no saben que hay otro camino y luego se electrocutan. Aquí la segunda conexión inesperada se convierte en un peligro para la seguridad.

Para los circuitos de CC que no tienen corrientes o voltajes cambiantes, son más susceptibles a EMI, ya que podría formar una antena sustancial o un bucle inductivo, pero no es probable que irradien mucho si tienen corriente y voltaje constantes, por lo que solo establecen un campo magnético estático La cantidad de acoplamiento inductivo o EMI está relacionada con el área que encierra el bucle.

Los circuitos paralelos ofrecen menor resistencia de ruta y redundancia.

Para circuitos protegidos de alta corriente, solo debe usarse para redundancia y no dependencia para compartir corriente, ya que una falla en una ruta no se detectaría y podría exceder la clasificación de corriente.

Para circuitos desprotegidos de bajo voltaje, un bucle está bastante bien a menos que el control de impedancia sea un factor, luego se usa el desacoplamiento local a un plano de tierra para evitar el desplazamiento a tierra y la inductancia de la traza de potencia.

En la figura 1, un circuito abierto puede ser más tenue al final si hay una caída de voltaje significativa en los conductores, de lo contrario no hay diferencia.

En la figura 2 se aplican las normas de seguridad locales.

editar La Figura 1 depende en gran medida de la corriente total y la resistencia del cable. Por ejemplo, si la corriente total era de 5 A alrededor de un edificio, con Vs ~ = 12V y todos los conjuntos de LED en paralelo, la elección del calibre del cable pesa mucho en la tolerancia de voltaje alrededor del circuito. Por lo tanto, la solución de ruta más corta puede ser la mejor (circuito cerrado). El circuito también debe estar protegido contra el voltaje inverso.

Con respecto al circuito en su segunda figura, si cada cable en el diagrama es lo suficientemente grande como para transportar con seguridad la corriente completa demandada por la carga, entonces el circuito no presenta peligro de incendio o sobrecarga.

Considere este circuito (1):

Donde el cable 1 es adecuado para encender la lámpara sin sobrecalentarse.

Considere por separado este circuito (2):

Donde el cable 2 también es adecuado para encender la lámpara sin problemas.

Ahora, comenzando con el circuito 2, agregue el cable del circuito 1:

¿Qué le sucede a la corriente en el cable 2?

La corriente en el cable 2 no puede aumentar, porque no se agrega una ruta adicional entre LINE y A, ni ninguna entre B y LOAD. De hecho, la corriente disminuirá, aunque no es probable que disminuya a la mitad, a menos que la resistencia de los dos cables coincida accidentalmente.

Ahora, comenzando con el circuito 1, agregue el cable del circuito 2. ¿Qué le sucede a la corriente en el cable 1? Disminuirá, aunque, de nuevo, no es probable que disminuya a la mitad.

Toda la corriente requerida por la carga se dividirá entre los cables 1 y 2, dependiendo de su resistencia comparativa, pero ninguno de los cables tendrá que transportar más que toda la corriente. Dado que cualquiera de los cables puede transportar de forma segura toda la corriente, no hay peligro de sobrecarga.

Como otro experimento mental, comience con ambos cables conectados y aumente gradualmente la resistencia del cable 2. ¿Qué le sucede a la corriente en el cable 1? Se acerca gradualmente, pero nunca excede, la corriente de carga completa. Aumente la resistencia del cable 2 hasta el infinito, cortándolo o retirándolo, y la corriente en el cable 1 alcanza exactamente la corriente de carga completa.

Mientras la condición establezca que el cable 1 o el cable 2 pueden suministrar la carga de manera segura, no existe una combinación de resistencia asimétrica que provoque una sobrecarga de corriente en cualquier parte del circuito. Es por esto que el circuito en su figura 2 no representa un peligro de sobrecalentamiento.