Lo scopo principale degli interruttori automatici è utilizzarli come dispositivi di protezione contro le correnti di cortocircuito e di sovraccarico. Gli interruttori automatici modulari della serie BA sono quelli maggiormente richiesti. In questo articolo vedremo Serie BA47-29 di iek.
Grazie al design compatto (larghezze uniformi dei moduli), alla facilità di installazione (montaggio su guida DIN mediante appositi fermi) e di manutenzione, trovano largo impiego in ambienti domestici e industriali.
Molto spesso, le macchine automatiche vengono utilizzate in reti con correnti operative e di cortocircuito relativamente piccole. Il corpo della macchina è realizzato in materiale dielettrico, che ne consente l'installazione in luoghi accessibili al pubblico.
Progettazione dell'interruttore automatico e i principi del loro funzionamento sono simili, le differenze risiedono, e questo è importante, nel materiale dei componenti e nella qualità dell'assemblaggio. I produttori seri utilizzano solo materiali elettrici di alta qualità (rame, bronzo, argento), ma esistono anche prodotti con componenti realizzati con materiali con caratteristiche “leggere”.
Il modo più semplice per distinguere un originale da un falso è il prezzo e il peso: l'originale non può essere economico e leggero se sono presenti componenti in rame. Il peso delle macchine di marca è determinato dal modello e non può essere inferiore a 100 - 150 g.
Strutturalmente, l'interruttore modulare è realizzato in un involucro rettangolare, costituito da due metà fissate insieme. Sul lato anteriore della macchina sono indicate le sue caratteristiche tecniche ed è presente una maniglia per il comando manuale.
Come funziona un interruttore automatico: le principali parti funzionanti dell'interruttore automatico
Se smontiamo il corpo (per il quale è necessario forare le metà del rivetto che lo collegano), puoi vedere e ottenere l'accesso a tutti i suoi componenti. Consideriamo i più importanti, che garantiscono il normale funzionamento del dispositivo.
- 1. Terminale superiore per il collegamento;
- 2. Contatto di potenza fisso;
- 3. Contatto di potenza mobile;
- 4. Camera d'arco;
- 5. Conduttore flessibile;
- 6. Sgancio elettromagnetico (bobina con nucleo);
- 7. Maniglia per il controllo;
- 8. Rilascio termico (piastra bimetallica);
- 9. Vite di regolazione dello sganciatore termico;
- 10. Morsetto inferiore per collegamento;
- 11. Foro per l'uscita dei gas (che si formano quando brucia l'arco).
Rilascio elettromagnetico
Lo scopo funzionale dello sganciatore elettromagnetico è garantire il funzionamento quasi istantaneo dell'interruttore quando si verifica un cortocircuito nel circuito protetto. In questa situazione, nei circuiti elettrici si verificano correnti, la cui entità è migliaia di volte maggiore del valore nominale di questo parametro.
Il tempo di funzionamento della macchina è determinato dalle sue caratteristiche tempo-corrente (la dipendenza del tempo di funzionamento della macchina dal valore corrente), che sono designate dagli indici A, B o C (il più comune).
Il tipo di caratteristica è indicato nel parametro della corrente nominale sul corpo macchina, ad esempio C16. Per le caratteristiche indicate il tempo di risposta varia dai centesimi ai millesimi di secondo.
Il design del rilascio elettromagnetico è un solenoide con un nucleo caricato a molla, collegato a un contatto di alimentazione mobile.
Elettricamente la bobina del solenoide è collegata in serie ad una catena composta da contatti di potenza e da uno sganciatore termico. Quando la macchina è accesa e viene raggiunto il valore della corrente nominale, la corrente scorre attraverso la bobina del solenoide, tuttavia, l'entità del flusso magnetico è ridotta per ritrarre il nucleo. I contatti di potenza sono chiusi e ciò garantisce il normale funzionamento dell'impianto protetto.
Durante un cortocircuito, un forte aumento della corrente nel solenoide porta ad un aumento proporzionale del flusso magnetico, che può vincere l'azione della molla e spostare il nucleo e il contatto mobile ad esso associato. Il movimento del nucleo provoca l'apertura dei contatti di potenza e la diseccitazione della linea protetta.
Rilascio termico
Lo sganciatore termico svolge la funzione di protezione quando viene superato leggermente il valore di corrente ammissibile, ma ha una durata di tempo relativamente lunga.
Il rilascio termico è un rilascio ritardato; non risponde ai picchi di corrente a breve termine. Il tempo di risposta di questo tipo di protezione è regolato anche dalle caratteristiche tempo-corrente.
L'inerzia dello sganciatore termico consente di implementare la funzione di protezione della rete dal sovraccarico. Strutturalmente, lo sgancio termico è costituito da una piastra bimetallica montata a sbalzo nell'alloggiamento, la cui estremità libera interagisce con il meccanismo di sblocco tramite una leva.
Elettricamente la lamina bimetallica è collegata in serie alla bobina dello sganciatore elettromagnetico. Quando la macchina è accesa, la corrente scorre nel circuito in serie, riscaldando la piastra bimetallica. Ciò fa sì che la sua estremità libera si sposti in prossimità della leva del meccanismo di rilascio.
Quando vengono raggiunti i valori di corrente specificati nelle caratteristiche tempo-corrente e dopo un certo tempo, la piastra quando riscaldata si piega ed entra in contatto con la leva. Quest'ultimo apre i contatti di potenza attraverso il meccanismo di rilascio: la rete è protetta dal sovraccarico.
La corrente di rilascio termico viene regolata tramite la vite 9 durante il processo di assemblaggio. Poiché la maggior parte delle macchine sono modulari e i loro meccanismi sono sigillati nell'alloggiamento, non è possibile per un semplice elettricista apportare tali modifiche.
Contatti di potenza e scivolo d'arco
L'apertura dei contatti di potenza quando la corrente li attraversa porta alla formazione di un arco elettrico. La potenza dell'arco è solitamente proporzionale alla corrente nel circuito da commutare. Più l'arco è potente, più distrugge i contatti di potenza e danneggia le parti in plastica della custodia.
IN dispositivo interruttore automatico La camera di soppressione dell'arco limita l'azione dell'arco elettrico in un volume locale. È situato nella zona dei contatti di potenza ed è costituito da piastre parallele rivestite in rame.
Nella camera l'arco si frantuma in piccole parti, colpisce le piastre, si raffredda e cessa di esistere. I gas liberati durante la combustione dell'arco vengono rimossi attraverso i fori presenti sul fondo della camera e sul corpo della macchina.
Dispositivo interruttore automatico e il design dello scivolo d'arco determinano il collegamento dell'alimentazione ai contatti di potenza fissi superiori.
Gli interruttori automatici sono progettati per l'installazione nei quadri di distribuzione dell'energia. Il loro scopo principale è compensare le cadute di tensione e anche disconnettere una determinata sezione della rete elettrica. Le macchine automatiche, in breve VA, sono progettate per l'installazione all'inizio di un circuito elettrico, all'ingresso di un edificio, appartamento, casa.
Attualmente sul mercato esiste una varietà abbastanza ampia di interruttori automatici, progettati non solo per interrompere correnti elevate durante picchi di tensione, ma anche per sovraccaricare una sezione del circuito elettrico e per ridurre i carichi di rete. In base alla loro tipologia, tutti gli interruttori automatici sono suddivisi in:
- selettivo;
- normativo;
- ad azione rapida.
Il tempo di interruzione standard per le macchine automatiche selettive e standard è compreso tra 0,02 e 0,1 secondi. Ma per quelli ad alta velocità è un ordine di grandezza superiore e raggiunge il valore di 0,05 secondi.
Tutte le macchine sono dotate di elementi di fissaggio che ne consentono il montaggio in scatole elettriche, pannelli, ecc., dotati nella parte posteriore di uno speciale listello di montaggio.
Installare gli interruttori automatici in una scatola non è difficile. Per fare ciò, è necessario premere la parte posteriore contro la piastra di montaggio della scatola e premerla leggermente finché non si sente un clic caratteristico. Se è necessario rimuovere la macchina, sarà necessario tirare la linguetta situata sulla parte superiore della macchina.
Principio di funzionamento dell'interruttore
Il meccanismo automatico si trova all'interno di una custodia in plastica. Inoltre, ci sono anche dispositivi di sicurezza o rilascia , di cui possono essere due: elettromagnetico e termico. Sono progettati per interrompere il circuito elettrico.
Lo sganciatore termico è una piastra bimetallica che, in caso di passaggio di correnti elevate, si raddrizza interrompendo il circuito elettrico. Questo è un interruttore abbastanza lento.
Il rilascio elettromagnetico è una bobina speciale progettata per correnti di un determinato valore di soglia. Se questo valore supera la norma, la bobina interrompe il circuito elettrico. Grazie a questa proprietà la macchina con sgancio elettromagnetico ha un tempo di spegnimento decisamente breve.
Livello di sensibilità della macchina
Le macchine moderne hanno la capacità di disattivare la tensione in due modi. Il primo è veloce. Grazie allo sgancio elettromagnetico la macchina interviene quando la tensione supera oltre il 140% (questo è il valore di soglia per le macchine standard). Se la sovratensione non raggiunge un livello predeterminato, nel tempo, a causa del surriscaldamento, funzionerà il rilascio termico.
A seconda delle caratteristiche termiche dello sganciatore stesso, della tensione, nonché della temperatura ambiente, il processo di interruzione può durare diverse ore.
Polarità dell'interruttore
Tutte le macchine moderne sono inoltre divise in base ai poli. Ciò significa che la macchina potrà avere più linee elettriche, che saranno indipendenti l'una dall'altra, ma unite da un unico sezionatore. Attualmente le macchine possono avere 1,2,3,4 poli.
Corrente di soglia dell'interruttore
Interruttori automatici Sono inoltre suddivisi in base ad una certa soglia di sensibilità. Ciò consente di interrompere la tensione della corrispondente intensità di corrente dalla rete. Le macchine con valore nominale vengono prodotte e configurate presso il produttore. Il valore di questo indicatore è scritto sulla macchina stessa.
Nell'edilizia privata e nella vita di tutti i giorni vengono utilizzati interruttori automatici con i seguenti valori di corrente: 3A, 6A, 10A, 16A, 25A, 32A, 40A, 63A, 100A, 160A. Inoltre, ci sono interruttori automatici con prestazioni migliorate: si tratta di 1000 A, 2600 A, che non vengono utilizzati nell'edilizia privata. Questo valore ci mostra la potenza totale delle utenze del circuito elettrico che saranno sotto il controllo di una determinata macchina. Oltre alla potenza totale dei dispositivi, è necessario tenere conto anche del cablaggio del circuito elettrico, delle prese, degli interruttori, ecc.
Tipi di interruttori automatici moderni
Attualmente, tutte le macchine sono divise dai produttori in diversi tipi, designati da determinate lettere:
UN– progettati per funzionare in circuiti contenenti dispositivi a semiconduttore, nonché di lunghezza abbastanza grande;
IN– inseriti nel circuito degli impianti di illuminazione di uso generale;
CON– installato in circuiti di sistemi di illuminazione, nonché in impianti elettrici con correnti di avviamento moderate. Tali installazioni includono motori e trasformatori.
D– installato in un circuito di carico attivo-induttivo. Inoltre queste macchine possono essere installate anche su motori elettrici con elevate correnti di spunto.
A– interruttori progettati per l'installazione in reti con carichi induttivi.
Z– fornire protezione ai dispositivi elettronici.
Un fusibile è un dispositivo elettrico che protegge la rete elettrica da situazioni di emergenza associate a parametri attuali (corrente, tensione) che superano i limiti specificati. Il fusibile più semplice è un fusibile.
Si tratta di un dispositivo collegato in serie al circuito protetto. Non appena la corrente nel circuito supera una corrente predeterminata, il filo si scioglie, il contatto si apre e la sezione protetta del circuito rimane quindi intatta. Lo svantaggio di questo metodo di protezione è che il dispositivo di protezione è monouso. Bruciato: deve essere sostituito.
Dispositivo interruttore automatico
Un problema simile viene risolto utilizzando i cosiddetti interruttori automatici (AB). A differenza dei fusibili usa e getta, le macchine automatiche sono dispositivi piuttosto complessi; nella loro scelta è necessario tenere conto di diversi parametri.
Sono anche collegati in serie nel circuito. Quando la corrente aumenta, l'interruttore interrompe il circuito. Gli interruttori automatici sono prodotti in un'ampia varietà di design e con parametri diversi. Le macchine più comuni oggi sono quelle per il montaggio su guida DIN (Fig. 1).
I fucili d'assalto AP-50 (Fig. 3-5) e molti altri sono ampiamente conosciuti fin dall'epoca sovietica. Le macchine vengono prodotte con un numero di poli (linee di collegamento) da uno a quattro. Allo stesso tempo, gli interruttori automatici bipolari e quadripolari possono includere non solo gruppi di contatti protetti, ma anche non protetti, che di solito vengono utilizzati per interrompere il neutro.
Composizione e struttura di AB
La maggior parte degli interruttori automatici include:
- meccanismo di controllo manuale (utilizzato per accendere e spegnere manualmente la macchina);
- dispositivo di commutazione (insieme di contatti mobili e fissi);
- dispositivi di estinzione dell'arco (griglia di piastre di acciaio);
- rilascia.
I dispositivi di estinzione dell'arco forniscono l'estinzione e la soffiatura dell'arco, che si forma quando vengono aperti i contatti attraverso i quali passa la sovracorrente (Fig. 2)
Uno sganciatore è un dispositivo (parte di una macchina o dispositivo aggiuntivo) collegato meccanicamente al meccanismo AB e che garantisce l'apertura dei suoi contatti.
L'interruttore solitamente contiene due sganciatori.
Il primo rilascio - reagisce al sovraccarico di rete a lungo termine, ma di piccola entità (rilascio termico). Di solito questo dispositivo si basa su una piastra bimetallica che, sotto l'influenza di una corrente che la attraversa, si riscalda gradualmente e cambia configurazione. Alla fine preme sul meccanismo di ritenzione, che rilascia e apre il contatto caricato a molla.
La seconda versione è quella cosiddetta “elettromagnetica”. Fornisce una risposta rapida dell'AV a un cortocircuito. Strutturalmente, questo sganciatore è un solenoide, all'interno della cui bobina è presente un nucleo caricato a molla con un perno che poggia su un contatto di potenza mobile.
L'avvolgimento è collegato in serie. Durante un cortocircuito, la corrente al suo interno aumenta bruscamente, a causa della quale aumenta il flusso magnetico. In questo caso la resistenza della molla viene superata e il nucleo apre il contatto.
parametri AB
Il primo parametro è la tensione nominale. Le macchine automatiche vengono prodotte solo per corrente continua e per corrente alternata e continua. Gli interruttori automatici CC per uso generale sono piuttosto rari. Nelle reti domestiche e industriali, gli AV vengono utilizzati principalmente per corrente alternata e continua. Molto spesso vengono utilizzati AV con una tensione nominale di 400 V, 50 Hz.
Il secondo parametro è la corrente nominale (In). Questa è la corrente operativa che la macchina attraversa da sola in modalità a lungo termine. La gamma abituale di valori nominali (in ampere) è 6-10-16-20-25-32-40-50-63.
Il terzo parametro è il potere di interruzione, il potere di commutazione ultimo (UCC). Questa è la corrente di cortocircuito massima alla quale la macchina può aprire il circuito senza essere distrutta. La consueta serie di valori del passaporto PKS (in kiloampere) è 4,5-6-10. Con una tensione di 220 V ciò corrisponde ad una resistenza di rete (R=U/I) di 0,049 Ohm, 0,037 Ohm, 0,022 Ohm.
Di norma, la resistenza dei cavi elettrici domestici può raggiungere 0,5 Ohm; una corrente di cortocircuito di 10 kA è possibile solo nelle immediate vicinanze di una sottostazione elettrica. Pertanto, i PKS più comuni sono 4,5 o 6 kA. Gli interruttori automatici con PKS 10 kA vengono utilizzati principalmente nelle reti industriali.
Il quarto parametro caratterizzante l'AB è la corrente di regolazione (setting) dello sganciatore termico. Questo parametro per varie macchine varia da 1,13 a 1,45 della corrente nominale. Abbiamo notato che quando passa la corrente nominale, è garantito il funzionamento a lungo termine del circuito con AV.
L'impostazione dello sganciatore termico è maggiore del valore nominale; sarà la corrente effettiva che raggiungerà il valore impostato a provocare lo spegnimento della macchina. Va notato che le macchine automatiche del periodo sovietico prevedono la regolazione manuale dell'impostazione della protezione termica (Fig. 5). L'accesso alla vite di regolazione non è possibile nelle macchine installate su guida DIN.
Il quinto parametro dell'interruttore è la corrente di impostazione del rilascio elettromagnetico. Questo parametro determina il multiplo dell'eccesso della corrente nominale al quale l'AV funzionerà quasi istantaneamente, reagendo a un cortocircuito.
Una caratteristica importante della macchina è la dipendenza del tempo di risposta dalla corrente (Fig. 6). Questa dipendenza è composta da due zone. Il primo è l'area di responsabilità della protezione termica. La sua particolarità è la diminuzione graduale del tempo necessario al passaggio della corrente prima dell'intervento. Ciò è comprensibile: maggiore è la corrente, più velocemente si riscalda la piastra bimetallica e il contatto si apre.
Se la corrente è molto elevata (cortocircuito), il rilascio elettromagnetico viene attivato quasi istantaneamente (entro 5–20 ms). Questa è la seconda zona del nostro grafico.
In base all'impostazione del rilascio elettromagnetico, tutte le macchine automatiche sono suddivise in diverse tipologie:
- A Principalmente per proteggere circuiti elettronici e circuiti a lunga distanza;
- B Per circuiti di illuminazione convenzionali;
- C Per circuiti con correnti di spunto moderate (motori e trasformatori di elettrodomestici);
- D Per circuiti con grandi carichi induttivi, per motori elettrici industriali;
- K Per carichi induttivi;
- Z Per dispositivi elettronici.
I più comuni sono B, C e D.
Caratteristica B - utilizzata per reti di uso generale, soprattutto dove è necessario garantire la selettività della protezione. Il rilascio elettromagnetico è configurato per funzionare con un rapporto di corrente compreso tra 3 e 5 rispetto al valore nominale.
Quando si collegano carichi puramente attivi (lampadine a incandescenza, riscaldatori...), le correnti di avviamento sono quasi uguali alle correnti di esercizio. Tuttavia, quando si collegano motori elettrici (anche frigoriferi e aspirapolvere), le correnti di avviamento possono essere significative e causare un funzionamento errato della macchina con la caratteristica in questione.
Le più comuni sono le macchine automatiche con caratteristica C. Sono abbastanza sensibili e allo stesso tempo non danno falsi allarmi all'avvio dei motori degli elettrodomestici. Tale interruttore funziona a 5-10 volte il valore nominale. Tali macchine sono considerate universali e vengono utilizzate ovunque, compresi gli impianti industriali.
La caratteristica D è la regolazione dello sganciatore elettromagnetico per 10 - 14 valori di corrente. In genere tali valori sono necessari quando si utilizzano motori asincroni. Di norma, gli interruttori automatici con caratteristica D vengono utilizzati in esecuzione a tre o quattro poli per proteggere le reti industriali.
Quando si utilizzano insieme gli interruttori automatici, è necessario comprendere il concetto di protezione selettiva. La struttura della protezione selettiva garantisce che gli interruttori automatici situati più vicini al luogo dell'incidente vengano attivati, mentre gli interruttori automatici più potenti situati più vicini alla sorgente di tensione non dovrebbero funzionare. Per raggiungere questo obiettivo, le macchine più sensibili e ad azione rapida vengono installate più vicino ai consumatori.
Questo articolo continua una serie di pubblicazioni su dispositivi di protezione elettrica- interruttori automatici, differenziali, dispositivi automatici, in cui analizzeremo in dettaglio lo scopo, la progettazione e il principio del loro funzionamento, oltre a considerarne le caratteristiche principali e analizzare in dettaglio il calcolo e la selezione dei dispositivi di protezione elettrica. Questa serie di articoli sarà completata da un algoritmo passo passo, in cui verrà discusso brevemente, schematicamente e in sequenza logica l'algoritmo completo per il calcolo e la selezione di interruttori automatici e RCD.
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Bene, in questo articolo scopriremo cos'è un interruttore automatico, a cosa è destinato, come funziona e come funziona.
Interruttore automatico(o di solito solo "macchina") è un dispositivo di commutazione di contatto progettato per accendere e spegnere (cioè per commutare) un circuito elettrico, proteggendo cavi, fili e consumatori (apparecchi elettrici) da correnti di sovraccarico e correnti di cortocircuito.
Quelli. L’interruttore svolge tre funzioni principali:
1) commutazione di circuito (consente di accendere e spegnere una sezione specifica del circuito elettrico);
2) fornisce protezione contro le correnti di sovraccarico, spegnendo il circuito protetto quando al suo interno scorre una corrente che supera quella consentita (ad esempio, quando si collega uno o più dispositivi potenti alla linea);
3) disconnette il circuito protetto dalla rete di alimentazione quando al suo interno si verificano grandi correnti di cortocircuito.
Pertanto, gli automi eseguono simultaneamente le funzioni protezione e funzioni gestione.
In base alla progettazione, vengono prodotti tre tipi principali di interruttori automatici:
— interruttori automatici aerei (utilizzato nell'industria in circuiti con correnti elevate di migliaia di ampere);
— interruttori automatici scatolati (progettato per un'ampia gamma di correnti operative da 16 a 1000 Ampere);
— interruttori modulari , il più familiare a noi, a cui siamo abituati. Sono ampiamente utilizzati nella vita di tutti i giorni, nelle nostre case e appartamenti.
Sono detti modulari perché la loro larghezza è standardizzata e, a seconda del numero di poli, è un multiplo di 17,5 mm di cui parleremo più in dettaglio in un articolo a parte;
Tu ed io, sulle pagine del sito, prenderemo in considerazione gli interruttori automatici modulari e i differenziali.
Progettazione e principio di funzionamento di un interruttore.
Lo sganciatore termico non interviene immediatamente, ma dopo un certo tempo, consentendo alla corrente di sovraccarico di ritornare al suo valore normale. Se durante questo tempo la corrente non diminuisce, si attiva lo sganciatore termico, proteggendo il circuito dell'utenza dal surriscaldamento, dalla fusione dell'isolamento e dal possibile incendio del cablaggio.
Il sovraccarico può essere causato collegando alla linea dispositivi potenti che superano la potenza nominale del circuito protetto. Ad esempio, quando alla linea è collegata una stufa molto potente o una stufa elettrica con forno (con una potenza superiore alla potenza di progetto della linea), o più utenze potenti contemporaneamente (stufa elettrica, condizionatore d'aria, lavatrice, caldaia , bollitore elettrico, ecc.), o un gran numero di dispositivi inclusi contemporaneamente.
In caso di cortocircuito la corrente nel circuito aumenta istantaneamente, il campo magnetico indotto nella bobina secondo la legge dell'induzione elettromagnetica muove il nucleo del solenoide, che attiva il meccanismo di sgancio e apre i contatti di potenza dell'interruttore (cioè contatti mobili e fissi). La linea si apre consentendo di togliere alimentazione al circuito di emergenza e di proteggere da incendi e danni la macchina stessa, il cablaggio elettrico e l'apparecchio elettrico chiuso.
Il rilascio elettromagnetico funziona quasi istantaneamente (circa 0,02 s), a differenza di quello termico, ma a valori di corrente significativamente più elevati (da 3 o più valori di corrente nominale), quindi il cablaggio elettrico non ha il tempo di riscaldarsi fino al valore temperatura di fusione dell'isolante.
Quando i contatti di un circuito si aprono e la corrente elettrica lo attraversa, si verifica un arco elettrico e maggiore è la corrente nel circuito, più potente è l'arco. Un arco elettrico provoca l'erosione e la distruzione dei contatti. Per proteggere i contatti dell'interruttore dal suo effetto distruttivo, l'arco che si verifica nel momento in cui i contatti si aprono è diretto verso scivolo ad arco (costituito da piastre parallele), dove si schiaccia, si inumidisce, si raffredda e scompare. Quando l'arco brucia si formano dei gas che fuoriescono dal corpo macchina attraverso un apposito foro.
Si sconsiglia di utilizzare la macchina come un normale interruttore automatico, soprattutto se viene spenta quando è collegato un carico potente (ad esempio con correnti elevate nel circuito), poiché ciò accelererà la distruzione e l'erosione dei contatti.
Quindi ricapitoliamo:
— l'interruttore permette di commutare il circuito (muovendo la leva di comando verso l'alto la macchina viene collegata al circuito; spostando la leva verso il basso la macchina scollega la linea di alimentazione dal circuito di carico);
— è dotato di sganciatore termico incorporato che protegge la linea di carico dalle correnti di sovraccarico, è inerziale e interviene dopo poco;
— dispone di uno sganciatore elettromagnetico integrato che protegge la linea di carico da elevate correnti di cortocircuito e funziona quasi istantaneamente;
— contiene una camera di estinzione dell'arco che protegge i contatti di potenza dagli effetti distruttivi di un arco elettromagnetico.
Abbiamo analizzato il design, lo scopo e il principio di funzionamento.
Nel prossimo articolo vedremo le principali caratteristiche di un interruttore che devi conoscere per sceglierne uno.
Aspetto Progettazione e principio di funzionamento dell'interruttore in formato video:
Articoli utili
Gli interruttori automatici sono dispositivi il cui compito è proteggere una linea elettrica dai danni sotto l'influenza di grandi correnti. Può trattarsi di sovracorrenti di cortocircuito o semplicemente di un potente flusso di elettroni che passa attraverso il cavo per un periodo piuttosto lungo provocandone il surriscaldamento con ulteriore scioglimento dell'isolamento. L'interruttore in questo caso previene conseguenze negative interrompendo l'alimentazione di corrente al circuito. In futuro, quando la situazione tornerà alla normalità, il dispositivo potrà essere riacceso manualmente.
Funzioni dell'interruttore
I dispositivi di protezione sono progettati per svolgere i seguenti compiti principali:
- Commutazione del circuito elettrico (possibilità di sezionare l'area protetta in caso di mancanza di alimentazione).
- Diseccitazione del circuito affidato quando si verificano correnti di cortocircuito al suo interno.
- Protezione della linea dai sovraccarichi quando attraversa il dispositivo una corrente eccessiva (questo accade quando la potenza totale dei dispositivi supera quella massima consentita).
In breve, gli AV svolgono contemporaneamente funzioni di protezione e di controllo.
Principali tipologie di interruttori
Esistono tre tipi principali di AV, diversi tra loro nel design e progettati per funzionare con carichi di dimensioni diverse:
- Modulare. Ha preso il nome dalla sua larghezza standard, multipla di 1,75 cm. È progettato per piccole correnti ed è installato nelle reti di alimentazione domestica, per una casa o un appartamento. Di norma, si tratta di un interruttore automatico unipolare o bipolare.
- Lancio. Così chiamato per via del corpo fuso. Può resistere fino a 1000 A e viene utilizzato principalmente nelle reti industriali.
- In volo. Progettato per funzionare con correnti fino a 6300 Ampere. Molto spesso si tratta di una macchina a tre poli, ma ora i dispositivi di questo tipo vengono prodotti anche a quattro poli.
Un interruttore automatico di protezione monofase è un interruttore automatico più comune nelle reti domestiche. È disponibile nei tipi a 1 e 2 poli. Nel primo caso, al dispositivo è collegato solo il conduttore di fase, nel secondo caso è collegato anche il conduttore neutro.
Oltre ai tipi elencati, esistono anche dispositivi differenziali, indicati con la sigla RCD, e interruttori differenziali.
I primi non possono essere considerati AV a tutti gli effetti; il loro compito non è proteggere il circuito e i dispositivi in esso contenuti, ma prevenire la scossa elettrica quando una persona tocca un'area aperta. Un interruttore differenziale è un AV e un RCD combinati in un unico dispositivo.
Come sono disposti gli interruttori automatici?
Consideriamo in dettaglio il dispositivo dell'interruttore. Il corpo della macchina è realizzato in materiale dielettrico. Si compone di due parti collegate tra loro con rivetti. Se è necessario smontare la parte dell'involucro, si forano i rivetti e si apre l'accesso agli elementi interni dell'interruttore. Questi includono:
- Morsetti a vite.
- Conduttori flessibili.
- Maniglia di controllo.
- Contatto mobile e fisso.
- Un rilascio elettromagnetico, che è un solenoide con un nucleo.
- Sgancio termico, che comprende una piastra bimetallica e una vite di regolazione.
- Uscita del gas.
Sul lato posteriore il fusibile di protezione automatico è dotato di un blocco speciale con il quale viene montato su una guida DIN.
Quest'ultimo è un binario metallico largo 3,5 cm su cui sono montati dispositivi modulari, nonché alcuni tipi di contatori elettrici. Per fissare la macchina alla guida, è necessario posizionare il corpo del dispositivo di protezione dietro la sua parte superiore, quindi far scattare il fermo premendo sulla parte inferiore del dispositivo. È possibile rimuovere l'interruttore dalla guida DIN sollevando il fermo dal basso.
Il blocco dell'interruttore modulare potrebbe essere molto stretto. Per fissare un dispositivo di questo tipo su una guida DIN, è necessario prima sollevare il fermo dal basso e posizionare il dispositivo di protezione al posto del dispositivo di fissaggio, quindi rilasciare l'elemento di fissaggio.
Puoi renderlo più semplice: quando fai scattare il fermo, premi saldamente la sua parte inferiore con un cacciavite.
È chiaro il motivo per cui è necessario un interruttore automatico nel video:
Principio di funzionamento dell'interruttore
Ora scopriamo come funziona l'interruttore automatico di rete. Si collega sollevando la maniglia di comando verso l'alto. Per disconnettere l'AV dalla rete, la leva viene abbassata.
Quando l'interruttore di protezione elettrica funziona in modalità normale, la corrente elettrica quando la maniglia di comando è sollevata viene fornita al dispositivo attraverso il cavo di alimentazione collegato al terminale superiore. Il flusso di elettroni va al contatto fisso e da esso a quello mobile.
Quindi, attraverso un conduttore flessibile, la corrente fluisce al solenoide del rilascio elettromagnetico. Da esso, l'elettricità passa attraverso un secondo conduttore flessibile fino ad una piastra bimetallica inclusa nel rilascio termico. Dopo aver attraversato la piastra, il flusso di elettroni attraverso il terminale inferiore entra nella rete connessa.
Caratteristiche dello sganciatore termico
Quando la corrente nel circuito in cui è installato l'interruttore supera la portata nominale del dispositivo, si verifica un sovraccarico. Un flusso di elettroni ad alta potenza, attraversando una piastra bimetallica, esercita su di essa un effetto termico, rendendola più morbida e facendola piegare verso l'elemento sezionatore. Quando quest'ultimo entra in contatto con la piastra, la macchina si attiva e l'alimentazione di corrente al circuito viene interrotta. Pertanto, la protezione termica aiuta a prevenire un riscaldamento eccessivo del conduttore, che può portare allo scioglimento dello strato isolante e al guasto del cablaggio.
Il riscaldamento della piastra bimetallica a tal punto da piegarsi e innescare l'AB avviene in un certo periodo di tempo. Dipende da quanto la corrente supera la potenza nominale della macchina e può richiedere alcuni secondi o un'ora.
Lo sganciatore termico interviene se la corrente nel circuito supera di almeno il 13% il valore nominale della macchina. Dopo che la striscia bimetallica si è raffreddata e la corrente attuale si è normalizzata, il dispositivo di protezione può essere riattivato.
C'è un altro parametro che può influenzare il funzionamento dell'AV sotto l'influenza di un rilascio termico: questa è la temperatura ambiente.
Se l'aria nel locale dove è installato il dispositivo è ad alta temperatura, la piastra si scalderà fino al limite di intervento più velocemente del solito e potrà intervenire anche con un leggero aumento di corrente. Viceversa, se la casa è fredda, la piastra si scalderà più lentamente e aumenterà il tempo prima che il circuito si spenga.
Il funzionamento dello sganciatore termico, come detto, richiede un certo tempo, durante il quale la corrente del circuito può ritornare alla normalità. Quindi il sovraccarico scomparirà e il dispositivo non si spegnerà. Se l'entità della corrente elettrica non diminuisce, la macchina diseccita il circuito, impedendo la fusione dello strato isolante ed evitando che il cavo prenda fuoco.
La causa del sovraccarico è molto spesso l'inclusione nel circuito di dispositivi la cui potenza totale supera la potenza calcolata per una particolare linea.
Sfumature della protezione elettromagnetica
Uno sganciatore elettromagnetico è progettato per proteggere la rete dai cortocircuiti e differisce nel principio di funzionamento da uno sganciatore termico. Sotto l'influenza delle supercorrenti di cortocircuito, nel solenoide si forma un potente campo magnetico. Sposta lateralmente il nucleo della bobina, che apre i contatti di potenza del dispositivo di protezione, agendo sul meccanismo di sblocco. L'alimentazione alla linea viene interrotta, eliminando così il rischio di incendio nel cablaggio, nonché la distruzione dell'impianto chiuso e dell'interruttore.
Poiché in caso di cortocircuito nel circuito si verifica un aumento istantaneo della corrente fino a un valore che può portare a gravi conseguenze in breve tempo, l'intervento dell'interruttore sotto l'influenza di uno sganciatore elettromagnetico avviene in centesimi di a secondo. È vero, in questo caso la corrente deve superare il valore nominale della corrente di 3 o più volte.
Video sugli interruttori automatici:
Quando i contatti di un circuito attraversato da corrente elettrica si aprono, tra loro appare un arco elettrico, la cui potenza è direttamente proporzionale all'entità della corrente di rete. Ha un effetto distruttivo sui contatti, pertanto, per proteggerli, il dispositivo comprende una camera di estinzione dell'arco, che è un insieme di piastre installate parallelamente tra loro.
Al contatto con le piastre, l'arco si frammenta, con conseguente diminuzione della sua temperatura e attenuazione. I gas generati al verificarsi dell'arco vengono rimossi dal corpo del dispositivo di protezione attraverso un apposito foro.
Conclusione
In questo articolo abbiamo parlato di cosa sono gli interruttori automatici, come sono questi dispositivi e secondo quale principio funzionano. Infine, diremo che gli interruttori automatici non sono destinati all'installazione in una rete come normali interruttori. Tale utilizzo porterà rapidamente alla distruzione dei contatti del dispositivo.