Cum funcționează un AFDD

Problema pe care o rezolvă AFDD-ul

Arcurile electrice la conexiuni slăbite sau la izolații deteriorate sunt unul dintre mecanismele prin care instalația electrică aprinde materialele din jur. Curentul care trece printr-un arc serie este de obicei sub curentul nominal al MCB-ului — un arc de câțiva amperi pe un circuit cu MCB calibrat la 16A nu declanșează nimic. RCCB-ul nu declanșează nici el, deoarece curenții pe L și N sunt egali. Arcul arde în tăcere ore întregi, supraîncălzind materialele combustibile din jur.

Cauzele frecvente ale arcurilor de defect în instalații rezidențiale:

• Conductori prinși sub șurub sau prin mobilă (deteriorare izolație)
• Conexiuni slăbite în doze, tablouri sau prize (contact intermitent)
• Cabluri deteriorate la renovări (găurire, frecare mecanică)
• Izolație uzată la cabluri vechi sau pe tronsoane flexibile
• Rozătoare care rod izolația cablurilor
• Umiditate infiltrată în doze sau prize
• Prize cu fișe defecte sau incorect montate

Ce este un arc electric de defect

Un arc electric este o descărcare electrică continuă printr-un mediu gazos — plasma ionizată poate atinge peste 6.000°C în instalații de joasă tensiune, suficient pentru a aprinde imediat orice material combustibil din jur. Arcurile de defect apar în trei forme:

Fig. 1 — Cele trei tipuri de arc de defect detectate de AFDD

Diferența față de arcul „normal” (cel de la deschiderea unui MCB sau releu):

• Arcul de comutare (MCB, releu): durează câteva milisecunde, camera de stingere îl controlează intenționat
• Arcul de defect: persistent, intermitent, apare în locuri neprevăzute (doze, prize, spatele aparatelor), imposibil de stins fără întreruperea curentului

Cum detectează AFDD arcul

Principiul fundamental: un arc electric generează zgomot electromagnetic de înaltă frecvență (100 kHz – 1 MHz) suprapus pe sinusoida de 50 Hz. Acest zgomot apare în special la momentele de tranziție prin zero ale sinusoidei — momentul în care arcul se poate reiniția. AFDD captează curentul din circuit printr-un transformator de curent (CT sau Bobina Rogowski), filtrează componenta de 50Hz și analizează digital ce rămâne.

Un procesor DSP (Digital Signal Processor) rulează algoritmi de pattern-matching care recunosc semnătura unui arc și o diferențiază de zgomotul sarcinilor normale (dimmere, motoare, surse comutate). Dacă semnătura corespunde unui arc de defect, AFDD comandă decuplarea imediată a circuitului.

Structura internă a unui AFDD

Un AFDD compact cu funcție combinată (AFDD + RCBO) integrează mai multe mecanisme fizice distincte:

Componentele cheie dintr-un AFDD modern:

• Bobina Rogowski — senzor de curent cu răspuns în domeniul HF (100kHz–1MHz); captează semnătura arcului fără a fi saturat de curentul de frecvență industrială
• Placa PCBA cu microprocesor DSP — efectuează conversia analogică-digitală și rulează algoritmul de detectare, care deosebește semnătura arcului de zgomotul sarcinilor obișnuite
• Releu de decuplare — comandat de microprocesor; deconectează circuitul în câteva zeci de milisecunde
• Tor diferențial (în variantele combinate) — detectează curentul rezidual 30mA, identic ca în RCCB/RCBO
• Lamă bimetalică (în variantele combinate) — declanșare termică la suprasarcini, identic ca în MCB
• Camera de stingere a arcului — stinge arcul de comutare la decuplare, ca în orice MCB

Timpii de deconectare conform IEC 62606

Standardul IEC 62606 (SR EN 62606 în România) impune timpii maximi de deconectare în funcție de curentul de arc — cu cât arcul este mai puternic, cu atât AFDD trebuie să reacționeze mai rapid:

Standardul calculează energia totală a arcului pentru a evalua riscul de incendiu. AFDD nu acționează la prima „suspiciune”, ci după ce energia acumulată depășește pragul de pericol — prevenind falsele alarme la scântei accidentale. Tabelul complet din standard mai are două trepte: 16 A → 0,15 s și 63 A → 0,12 s. Toate valorile privesc arcul serie, al cărui curent e limitat de sarcină. Arcul paralel (fază–neutru sau fază–PE) se încearcă separat, la curenți prezumați mult mai mari, cu un criteriu pe numărul de semiperioade de arc într-un interval dat.

Provocarea falselor alarme

Problema cheie în proiectarea unui AFDD este evitarea falselor alarme. Unele sarcini normale generează zgomot HF similar cu arcul:

• Dimmer-uri (triac) — taie sinusoida la un unghi controlat, generând HF
• Motoare electrice — scântei la colector (perie) sau la contactele releelor de pornire
• Surse comutate (SMPS) — funcționează la zeci–sute de kHz intenționat
• Foehnuri, aspiratoare — motor universal cu perie
• Invertoare și încărcătoare rapide — tranziții bruște de tensiune

IEC 62606 nu fixează o rată statistică de alarme false. Imunitatea se verifică prin încercări cu sarcini tipice — aspirator, variatoare cu triac, surse în comutație, unelte cu motor universal — și prin încercări de mascare, în care arcul trebuie detectat chiar în prezența acestor sarcini. Cum anume deosebește aparatul arcul de zgomotul lor ține de algoritmul fiecărui producător.

Variante de integrare în tablou

SR EN 62606, la care trimit Actualizările 2023 (pct. 4.1.5.8.3), descrie trei variante constructive: a) dispozitiv unic prevăzut cu un sistem care permite deschiderea circuitului protejat; b) dispozitiv unic care integrează un dispozitiv de protecție — întreruptor automat conform SR EN 60898-1 sau DDR conform SR EN 61008-1, SR EN 61009-1, SR EN 62423; c) unitate distinctă asamblată la locul de montaj cu un dispozitiv de protecție declarat. În tablou, ele ajung de obicei sub forma produselor de mai jos:

Varianta AFDD + RCBO este cea mai completă: un singur dispozitiv de 2 module asigură protecție împotriva arcurilor (AFDD), electrocutării (DDR 30mA) și supracurenților (MCB). Înlocuiește trei aparate separate și economisește spațiu în tablou.

Unde este recomandat/obligatoriu

Standardul IEC 60364-4-42 (clauza 421.7) recomandă AFDD în circuitele finale de curent alternativ din:

• Dormitoare — cabluri ascunse în pereți, materiale combustibile (saltele, covoare, perdele)
• Living și birou — nu sunt în lista standardului, dar merită luate în calcul ca recomandare de proiectare: densitate mare de aparate, prize solicitate intens
• Clădiri cu structură combustibilă — case din lemn, mansarde, poduri
• Zone cu risc ridicat de incendiu — depozite cu materiale inflamabile, colecții cu bunuri ireparabile
• Locuințe de tip HMO (Houses in Multiple Occupation) și cămine studențești — exemplu din reglementarea britanică BS 7671 (A2:2022), nu din IEC 60364-4-42
• Clădiri rezidențiale înalte (peste 18m sau 6 etaje) — reglementare UK din 2022, model pentru viitoarele actualizări europene

Referință normativă — Actualizările 2023

Standardul internațional pentru AFDD este IEC 62606 (SR EN 62606 în România), care definește cerințele de performanță, metodele de testare și pragurile de detectare.

Actualizările 2023 la I7-2011 (Ordinul MDLPA nr. 959/2023, Monitorul Oficial nr. 512 din 12 iunie 2023) fac AFDD obligatoriu. Art. 4.2.2.10 îl cere, „ca măsură specială”, pe toate circuitele de curent alternativ cu curent nominal de cel mult 32 A din spațiile amenajate pentru dormit ale clădirilor rezidențiale — prize și iluminat deopotrivă. Aceeași obligație se aplică în unitățile de cazare, creșe, grădinițe, învățământul primar și în construcțiile cu structura din lemn cu nivel de stabilitate III–V. Art. 4.2.2.11 exceptează circuitele receptoarelor cu rol de securitate la incendiu, iar Art. 4.2.2.12 cere ca AFDD-ul să fie montat la originea circuitului pe care îl protejează.

Într-o locuință obișnuită, asta înseamnă AFDD pe fiecare circuit care deservește un dormitor, cu prize și iluminat deopotrivă. Livingul și biroul nu sunt în listă; acolo AFDD rămâne o alegere a proiectantului.