Installazione del principio di funzionamento del dispositivo di commutazione automatica. Interruttori automatici: progettazione e principio di funzionamento. Aggiunte estremamente importanti

Cos'è un interruttore automatico?

Interruttore automatico(automatico) è un apparecchio di commutazione progettato per proteggere la rete elettrica dalle sovracorrenti, ad es. da cortocircuiti e sovraccarichi.

La definizione di “commutazione” significa che questo dispositivo può accendere e spegnere i circuiti elettrici, in altre parole, commutarli.

Gli interruttori automatici sono dotati di uno sganciatore elettromagnetico che protegge il circuito elettrico dai cortocircuiti e di uno sganciatore combinato - quando oltre allo sganciatore elettromagnetico viene utilizzato uno sganciatore termico per proteggere il circuito dal sovraccarico.

Nota: In conformità con i requisiti del PUE, le reti elettriche domestiche devono essere protette sia da cortocircuiti che da sovraccarichi, pertanto, per proteggere il cablaggio elettrico domestico, è necessario utilizzare interruttori automatici con rilascio combinato.

Gli interruttori automatici sono suddivisi in unipolari (utilizzati in reti monofase), bipolari (utilizzati in reti monofase e bifase) e tripolari (utilizzati in reti trifase), esistono anche quattro- interruttori automatici polari (utilizzabili in reti trifase con sistema di terra TN-S).

1. Progettazione e principio di funzionamento di un interruttore.

La figura seguente mostra dispositivo interruttore automatico con un rilascio combinato, vale a dire avendo sia un rilascio elettromagnetico che termico.

1,2 - terminali a vite rispettivamente inferiore e superiore per il collegamento del filo

3 - contatto mobile; 4—camera ad arco; 5 - conduttore flessibile (utilizzato per collegare le parti mobili dell'interruttore); 6 - bobina di rilascio elettromagnetico; 7 - nucleo del rilascio elettromagnetico; 8 — rilascio termico (piastra bimetallica); 9 — meccanismo di rilascio; 10 — maniglia di controllo; 11 — morsetto (per il montaggio della macchina su guida DIN).

Le frecce blu nella figura mostrano la direzione del flusso di corrente attraverso l'interruttore.

Gli elementi principali dell'interruttore sono gli sganciatori elettromagnetici e termici:

Rilascio elettromagnetico Fornisce protezione del circuito elettrico dalle correnti di cortocircuito. È una bobina (6) con un nucleo (7) situato al centro, montato su una molla speciale. Nel funzionamento normale, la corrente che passa attraverso la bobina secondo la legge dell'induzione elettromagnetica crea un campo elettromagnetico che attrae il nucleo all'interno della bobina, ma l'intensità di questo campo elettromagnetico non è sufficiente a superare la resistenza della molla su cui è installato il nucleo.

Durante un cortocircuito, la corrente nel circuito elettrico aumenta istantaneamente fino ad un valore parecchie volte superiore alla corrente nominale dell'interruttore; tale corrente di cortocircuito, attraversando la bobina dello sganciatore elettromagnetico, aumenta il campo elettromagnetico agente sul nucleo; ad un valore tale che la sua forza di richiamo sia sufficiente a vincere le molle di resistenza, muovendosi all'interno della bobina, il nucleo apre il contatto mobile dell'interruttore, diseccitando il circuito:

In caso di cortocircuito (cioè con un aumento istantaneo della corrente più volte), lo sganciatore elettromagnetico disconnette il circuito elettrico in una frazione di secondo.

Rilascio termico fornisce protezione del circuito elettrico dalle correnti di sovraccarico. Il sovraccarico può verificarsi quando apparecchiature elettriche sono collegate alla rete con una potenza totale superiore al carico consentito di questa rete, il che a sua volta può portare al surriscaldamento dei cavi, alla distruzione dell'isolamento del cablaggio elettrico e al suo guasto.

Lo sganciatore termico è una piastra bimetallica (8). Piastra bimetallica: questa piastra è saldata da due piastre di metalli diversi (metallo “A” e metallo “B” nella figura seguente) aventi coefficienti di dilatazione diversi quando riscaldati.

Quando attraverso la piastra bimetallica passa una corrente superiore alla corrente nominale dell'interruttore, la piastra inizia a riscaldarsi, mentre il metallo “B” ha un coefficiente di dilatazione più elevato quando riscaldato, cioè quando riscaldato si espande più velocemente del metallo “A”, provocando la curvatura della piastra bimetallica, piegandosi influisce sul meccanismo di sgancio (9), che apre il contatto mobile (3).

Il tempo di risposta dello sganciatore termico dipende dalla quantità di eccesso di corrente nella rete elettrica rispetto alla corrente nominale della macchina; maggiore è l'eccesso, più veloce sarà l'intervento dello sganciatore.

Di norma, lo sganciatore termico funziona a correnti 1,13-1,45 volte superiori alla corrente nominale dell'interruttore, mentre a una corrente 1,45 volte superiore alla corrente nominale, lo sganciatore termico spegnerà l'interruttore in 45 minuti - 1 ora.

Ogni volta che l'interruttore viene disinserito sotto carico, sul contatto mobile (3) si forma un arco elettrico che ha un effetto distruttivo sul contatto stesso, e quanto maggiore è la corrente commutata tanto più potente sarà l'arco elettrico e maggiore la sua effetto distruttivo. effetto. Per ridurre al minimo i danni derivanti da un arco elettrico in un interruttore, questo viene diretto alla camera di estinzione dell'arco (4), costituita da piastre separate installate in parallelo; quando l'arco elettrico cade tra queste piastre, viene schiacciato e spento.

3. Marcatura e caratteristiche degli interruttori automatici.

VA47-29- tipo e serie dell'interruttore

Corrente nominale— la corrente massima della rete elettrica alla quale l'interruttore è in grado di funzionare per un lungo periodo senza arresto di emergenza del circuito.

Tensione nominale— la tensione di rete massima per la quale è progettato l'interruttore.

PKS— potere di interruzione limite dell'interruttore. Questa figura mostra la corrente di cortocircuito massima che può disattivare un determinato interruttore mantenendo la sua funzionalità.

Nel nostro caso il PKS è indicato a 4500 A (Ampere), questo significa che con una corrente di corto circuito (cortocircuito) inferiore o uguale a 4500 A, l'interruttore è in grado di aprire il circuito elettrico e rimanere in buono stato , se la corrente di cortocircuito. supera questo valore, c'è la possibilità che i contatti mobili della macchina si fondano e si saldano tra loro.

Caratteristiche scatenanti— determina l'intervallo di funzionamento della protezione dell'interruttore nonché il tempo durante il quale avviene tale operazione.

Ad esempio, nel nostro caso viene presentata una macchina con caratteristica “C” il cui campo di funzionamento va da 5·I n a 10·I n compresi; (I n - corrente nominale della macchina), vale a dire da 5*32=160A a 10*32+320, ciò significa che la nostra macchina fornirà lo spegnimento istantaneo del circuito già a correnti di 160 - 320 A.

4. Selezione di un interruttore automatico

La scelta della macchina viene effettuata secondo i seguenti criteri:

— Per numero di poli: unipolare e bipolare sono utilizzati per reti monofase, trifase e quadripolare - in reti trifase.

— Per tensione nominale: La tensione nominale dell'interruttore deve essere maggiore o uguale alla tensione nominale del circuito che protegge:

Unom. AB⩾ Unom. reti

— Per corrente nominale:La corrente nominale richiesta dell'interruttore può essere determinata in uno dei quattro modi seguenti:

1. Con l'aiuto del nostro.
2. Con l'aiuto del nostro.
3. Utilizzando la seguente tabella:

1. Calcola te stesso utilizzando il seguente metodo:

La corrente nominale dell'interruttore deve essere maggiore o uguale alla corrente nominale del circuito che protegge, ovvero la corrente per la quale è progettata questa rete elettrica:

IOnom. AB⩾ IOcalc. reti

La corrente calcolata della rete elettrica (rete I nominale) può essere determinata utilizzando la nostra oppure puoi calcolarla tu stesso utilizzando la formula:

IOcalc. reti= Preti/(Rete U *K)

dove: P rete - potenza di rete, Watt; Rete U - tensione di rete (220 V o 380 V); K - coefficiente (Per una rete monofase: K=1; Per una rete trifase: K=1,73).

La potenza della rete è definita come la somma delle potenze di tutti i ricevitori elettrici della casa:

Preti=(P 1 + P 2 …+ Pn)*K s

Dove: P1, P2, Pn— potenza dei singoli ricevitori elettrici; Ks— coefficiente di domanda (K c = da 0,65 a 0,8) se alla rete è collegato solo 1 ricevitore o un gruppo di ricevitori collegati contemporaneamente alla rete K c = 1.

Come potenza di rete si può anche prendere la potenza massima consentita per l'uso, ad esempio, dalle condizioni tecniche, da un progetto o da un contratto di fornitura elettrica, se esistente.

Dopo aver calcolato la corrente di rete, prendiamo quella più grande più vicina valore standard della corrente nominale della macchina: 4A, 5A, 6A, 8A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, ecc.

NOTA: Oltre al metodo sopra descritto è possibile semplificare il calcolo dell'interruttore; per questo è necessario:

1. Determinare la potenza della rete in kiloWatt (1 kiloWatt=1000 Watt) utilizzando la formula sopra riportata:

Rete P =(P 1 + P 2 ...+ P n)*K s, kW

2. Determinare la corrente di rete moltiplicando la potenza di rete calcolata per il fattore di conversione ( K pag) uguale: 1,52 -per rete 380 Volt o 4,55 — per una rete a 220 Volt:

IOreti= Preti*K pag, Ampere

3. Questo è tutto. Ora, come nel caso precedente, arrotondiamo il valore risultante della corrente di rete al valore standard più alto più vicino della corrente nominale della macchina.

E in conclusione selezionare la caratteristica di risposta(vedi tabella caratteristiche sopra). Se ad esempio dobbiamo installare un interruttore magnetotermico per proteggere l'impianto elettrico di tutta la casa, selezioniamo la caratteristica “C”; se l'illuminazione elettrica e il gruppo prese sono divisi in due diversi interruttori magnetotermici, allora per l'illuminazione possiamo installarne uno interruttore automatico con caratteristica “B”, e per le prese - con caratteristica “C”, se è necessario un interruttore automatico per proteggere il motore elettrico, selezionare la caratteristica “D”.

Ecco un esempio di calcolo: C'è una casa in cui sono presenti i seguenti pantografi:

• Lavatrice con potenza di 800 watt (W) (pari a 0,8 kW)
• Forno a microonde - 1200 W
• Forno elettrico - 1500 W
• Frigorifero - 300 W
• Computer: 400 W
• Bollitore elettrico - 1200 W
• Televisore: 250 W
• Illuminazione elettrica - 360 W

Voltaggio di rete: 220 Volt

Supponiamo che il coefficiente di domanda sia 0,8

Quindi la potenza della rete sarà pari a:

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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 della 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), lo sgancio elettromagnetico interviene 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 spunto 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 sgancio 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.

AB è un dispositivo di commutazione elettrico progettato per condurre la corrente del circuito in modalità normale e per spegnere automaticamente gli impianti elettrici in caso di sovraccarichi e correnti di cortocircuito, cadute di tensione eccessive e altre modalità di emergenza. È possibile utilizzare i dispositivi per accensioni e spegnimenti operativi poco frequenti (6-30 volte al giorno) dei circuiti. Il loro utilizzo è possibile in reti fino a 1 kV.

Gli AB sono realizzati a uno, due, tre e quattro poli. Per svolgere le funzioni protettive, gli interruttori automatici sono dotati di sganciatori termici (protezione contro le correnti di sovraccarico), elettromagnetici (protezione contro le correnti di cortocircuito) o combinati (termico ed elettromagnetico). L'azione degli sganciatori termici delle macchine automatiche si basa sull'utilizzo del riscaldamento di una piastra bimetallica costituita dalla giunzione di due metalli con diversi coefficienti di dilatazione termica. In uno sganciatore con corrente superiore a quella di progetto per cui è selezionato, una delle piastre si allunga maggiormente quando viene riscaldata e, a causa del suo maggiore allungamento, influisce sul meccanismo della molla di intervento. Di conseguenza, il dispositivo di commutazione della macchina si apre. Questo sganciatore presenta un'elevata inerzia termica, per questo motivo non è in grado di proteggere la linea di alimentazione o il motore asincrono dalle correnti di cortocircuito. Quelli. La durata delle correnti di cortocircuito è notevolmente inferiore al tempo di risposta dello sganciatore termico.

Un rilascio elettromagnetico è un elettromagnete che agisce su un meccanismo di sgancio a molla. Se la corrente nella bobina supera un determinato valore preimpostato (corrente di funzionamento), lo sganciatore elettromagnetico interrompe istantaneamente la linea. L'impostazione dello sganciatore su una determinata corrente operativa è denominata impostazione corrente. L'impostazione attuale del rilascio elettromagnetico per il funzionamento istantaneo è chiamata cut-off. A seconda della presenza di meccanismi che regolano il tempo di risposta degli sganciatori, gli AV si dividono in non selettivi con tempo di intervento di 0,02...0,1 s, selettivi con tempo di ritardo regolabile e limitatori di corrente con tempo di intervento non superiore superiore a 0,005 s.

Gli AB sono prodotti con azionamenti manuali, elettromagnetici e a motore, in versioni fisse o retrattili.

Il sistema di contatti AB per correnti elevate è a due stadi ed è composto da contatti principali e contatti spegniarco. I contatti principali devono avere una bassa resistenza di contatto, perché la corrente principale li attraversa.

Dispositivo AB generale:

1 – custodia in plastica con o senza coperchio; 2 – contatti principali (mobili e fissi); 3 – camere di estinzione dell'arco (2 guance in fibra e una fila di piastre in rame); 4 – meccanismo di sgancio libero; 5 – rilasci; 6 – guidare; 7 – molla di disconnessione; 8 – contatti ausiliari.

14. Scopo, struttura generale, principio di funzionamento e tipi di fusibili per tensioni fino a 1 kV

Un fusibile è un dispositivo di commutazione elettrico progettato per disconnettere il circuito protetto distruggendo le parti sotto tensione appositamente progettate per questo scopo sotto l'influenza di una corrente superiore a un determinato valore.

Nella maggior parte dei fusibili, il circuito viene disconnesso fondendo il fusibile, che viene riscaldato dalla corrente del circuito protetto che lo attraversa. Maggiore è il flusso di corrente, minore sarà il tempo di fusione del fusibile. Questa dipendenza è chiamata caratteristica protettiva del fusibile. Per ridurre il tempo di risposta del fusibile, vengono utilizzati fusibili realizzati con vari materiali (zinco, rame, alluminio, piombo e argento), forme speciali e viene utilizzato anche l'effetto metallurgico.

Con le correnti di cortocircuito, le aree di fusione strette, a causa della debole rimozione del calore da esse rispetto al tempo di riscaldamento, si bruciano prima che la corrente di cortocircuito raggiunga il suo valore di stato stazionario (nei circuiti CC) o di shock (nei circuiti CA). Quelli. i fusibili hanno un effetto di limitazione della corrente, in cui la corrente di cortocircuito è limitata al valore io GGR (2-5 volte).

Gli elementi principali di un fusibile sono: corpo, inserto del fusibile (elemento fusibile), parte di contatto, dispositivo di estinzione dell'arco e mezzo di estinzione dell'arco.

I fusibili sono prodotti per tensioni di 36, 220, 380, 660 V CA e 24, 110, 220, 440 V CC. Nello stesso corpo del fusibile è possibile inserire elementi fusibili per correnti nominali diverse.

I fusibili possono sopportare correnti che superano le correnti nominali del 30-50% per un periodo o più. Quando superano il 60-100%, si sciolgono in meno di un'ora.

Tipi di fusibili:

Tipo sfuso PN-2. Servono per proteggere i circuiti di alimentazione fino a 500 V CA e 440 V CC. Sono realizzati per correnti nominali di 100-600 A. È un tubo di porcellana rettangolare, riempito all'interno con sabbia di quarzo secca. L'elemento fusibile è saldato alle rondelle dei coltelli a contatto inseriti. I tappi con guarnizioni in amianto chiudono ermeticamente il tubo. Inserto fusibile: strisce di rame con ritagli e gocce di stagno al centro.

I fusibili NPN sono simili ai PN, ma hanno una cartuccia di vetro non separabile senza lame di contatto e sono progettati per correnti fino a 63 A. Il fusibile è un filo di rame con una goccia di stagno.

Fusibili di tipo PR-2, che producono fino a 1000 A e sono pieghevoli. La composizione contiene una cartuccia in fibra e l'effetto della temperatura su di essa provoca un'intensa estinzione dell'arco mediante emissioni di gas dal materiale della cartuccia. Il fusibile è una piastra di zinco con restringimenti.

I fusibili della serie PP-31 con inserti in alluminio per correnti nominali di 63-1000 A sono progettati per sostituire i fusibili della serie PN-2.

Fin dall'inizio dell'emergere dell'elettricità, gli ingegneri hanno iniziato a pensare alla sicurezza delle reti e dei dispositivi elettrici dai sovraccarichi di corrente. Di conseguenza, sono stati progettati molti dispositivi diversi che si distinguono per una protezione affidabile e di alta qualità. Uno degli ultimi sviluppi sono le macchine automatiche elettriche.

Questo dispositivo è chiamato automatico perché è dotato di una funzione per spegnere l'alimentazione in modalità automatica in caso di cortocircuiti o sovraccarichi. I fusibili convenzionali devono essere sostituiti con altri nuovi dopo che sono intervenuti e gli interruttori automatici possono essere riattivati ​​dopo aver eliminato le cause dell'incidente.

Tale dispositivo di protezione è necessario in qualsiasi circuito di rete elettrica. Un interruttore proteggerà un edificio o locali da varie situazioni di emergenza:

• Incendi.
• Scosse elettriche a una persona.
• Difetti del cablaggio elettrico.

Tipi e caratteristiche del design

È necessario conoscere le informazioni sui tipi esistenti di interruttori automatici per selezionare correttamente il dispositivo appropriato durante l'acquisto. Esiste una classificazione delle macchine elettriche in base a diversi parametri.

Potere di interruzione

Questa proprietà determina la corrente di cortocircuito alla quale la macchina aprirà il circuito, spegnendo così la rete e i dispositivi collegati alla rete. In base a questa proprietà le macchine si dividono in:

• Gli interruttori automatici da 4500 ampere vengono utilizzati per prevenire guasti nelle linee elettriche di vecchi edifici residenziali.
• A 6000 ampere, vengono utilizzati per prevenire incidenti durante i cortocircuiti nella rete delle case nelle nuove costruzioni.
• A 10.000 ampere, utilizzato nell'industria per proteggere gli impianti elettrici. Una corrente di questa portata può verificarsi nelle immediate vicinanze di una sottostazione.

L'interruttore scatta quando si verifica un cortocircuito, accompagnato dal verificarsi di una certa quantità di corrente.

La macchina protegge il cablaggio elettrico dai danni all'isolamento causati dalla corrente elevata.

Numero di poli

Questa proprietà ci indica il maggior numero di fili che possono essere collegati alla macchina per fornire protezione. In caso di incidente la tensione su questi poli viene interrotta.

Caratteristiche delle macchine ad un polo

Tali interruttori elettrici sono i più semplici nel design e servono a proteggere le singole sezioni della rete. A un tale interruttore è possibile collegare due fili: ingresso e uscita.

Lo scopo di tali dispositivi è proteggere i cavi elettrici da sovraccarichi e cortocircuiti dei cavi. Il filo neutro è collegato al bus neutro, bypassando la macchina. La messa a terra è collegata separatamente.

Le macchine elettriche con un polo non vengono alimentate, poiché quando viene disconnessa la fase viene interrotta e il filo neutro rimane comunque collegato alla rete elettrica. Ciò non fornisce una protezione al 100%.

Proprietà delle macchine a due poli

Nei casi in cui un'emergenza richiede la completa disconnessione dalla rete elettrica, vengono utilizzati interruttori automatici bipolari. Sono usati come introduttivi. In situazioni di emergenza o in caso di cortocircuito, tutti i cavi elettrici vengono disattivati ​​contemporaneamente. Ciò consente di eseguire lavori di riparazione e manutenzione, nonché lavori sulle apparecchiature di collegamento, poiché è garantita la completa sicurezza.

Gli interruttori elettrici bipolari vengono utilizzati quando è necessario disporre di un interruttore separato per un dispositivo che funziona su una rete a 220 volt.

Una macchina con due poli è collegata al dispositivo tramite quattro fili. Di questi, due provengono dall'alimentatore e gli altri due da esso.

Interruttori elettrici tripolari

In una rete elettrica a tre fasi vengono utilizzati interruttori automatici tripolari. La messa a terra viene lasciata non protetta e i conduttori di fase sono collegati ai poli.

L'interruttore automatico tripolare funge da dispositivo di ingresso per eventuali utenze di carico trifase. Molto spesso, questa versione della macchina viene utilizzata in condizioni industriali per alimentare motori elettrici.

Si possono collegare alla macchina 6 conduttori di cui tre fasi della rete elettrica e gli altri tre provenienti dalla macchina e provvisti di protezione.

Utilizzando un interruttore automatico quadripolare

Per fornire protezione a una rete trifase con un sistema di conduttori a quattro fili (ad esempio un motore elettrico collegato in un circuito a stella), viene utilizzato un interruttore automatico a 4 poli. Svolge il ruolo di dispositivo di input per una rete a quattro fili.

È possibile collegare otto conduttori al dispositivo. Da un lato - tre fasi e zero, dall'altro - l'uscita di tre fasi con zero.

Caratteristica tempo-corrente

Quando i dispositivi che consumano elettricità e la rete elettrica funzionano normalmente, la corrente scorre normalmente. Questo fenomeno vale anche per le macchine elettriche. Ma se, per vari motivi, la corrente aumenta oltre il valore nominale, l'interruttore scatta e il circuito viene interrotto.

Il parametro di questa operazione è chiamato caratteristica tempo-corrente della macchina elettrica. Dipende dal tempo di funzionamento della macchina e dal rapporto tra la corrente effettiva che passa attraverso la macchina e il valore della corrente nominale.

L'importanza di questa caratteristica sta nel fatto che da un lato garantisce il minor numero di falsi allarmi e dall'altro garantisce la protezione corrente.

Nel settore energetico, ci sono situazioni in cui un aumento a breve termine della corrente non è associato a un'emergenza e la protezione non dovrebbe funzionare. La stessa cosa accade con le macchine elettriche.

Le caratteristiche tempo-corrente determinano dopo quanto tempo entrerà in funzione la protezione e quali parametri attuali si verificheranno.

Macchine elettriche contrassegnate con “B”

Gli interruttori automatici con una proprietà contrassegnata dalla lettera "B" sono in grado di spegnersi in 5–20 s. In questo caso il valore di corrente arriva fino a 5 valori di corrente nominale. Tali modelli di macchine vengono utilizzati per proteggere gli elettrodomestici, nonché tutti i cablaggi elettrici di appartamenti e case.

Proprietà delle macchine contrassegnate con “C”

Le macchine elettriche con questa marcatura possono spegnersi in un intervallo di tempo compreso tra 1 e 10 s, a 10 volte il carico corrente. Tali modelli sono utilizzati in molte aree, soprattutto per case, appartamenti e altri locali.

Il significato della marcatura "D" in automatico

Le macchine automatiche di questa classe vengono utilizzate nell'industria e sono realizzate sotto forma di versioni a 3 e 4 poli. Sono utilizzati per proteggere potenti motori elettrici e vari dispositivi trifase. Il loro tempo di funzionamento arriva fino a 10 secondi, mentre la corrente di funzionamento può superare il valore nominale di 14 volte. Ciò consente di utilizzarlo con l'effetto necessario per proteggere vari circuiti.

I motori elettrici di potenza significativa sono spesso collegati tramite macchine elettriche con caratteristica "D".

Corrente nominale

Esistono 12 versioni delle macchine, che differiscono per le caratteristiche della corrente operativa nominale, da 1 a 63 ampere. Questo parametro determina la velocità con cui la macchina si spegne quando viene raggiunto il valore limite di corrente.

In base a questa proprietà, la macchina viene selezionata tenendo conto della sezione trasversale dei trefoli e della corrente consentita.

Principio di funzionamento delle macchine elettriche

Modalità normale

Durante il normale funzionamento della macchina, la leva di comando è armata, la corrente scorre attraverso il cavo di alimentazione sul terminale superiore. Successivamente, la corrente scorre al contatto fisso, attraverso di esso al contatto mobile e attraverso un filo flessibile alla bobina del solenoide. Successivamente, la corrente scorre attraverso il filo fino alla piastra bimetallica del rilascio. Da esso, la corrente passa al terminale inferiore e successivamente al carico.

Modalità di sovraccarico

Questa modalità si verifica quando viene superata la corrente nominale della macchina. La piastra bimetallica viene riscaldata da una corrente elevata, si piega e apre il circuito. L'azione della piastra richiede tempo, che dipende dal valore della corrente che passa.

L'interruttore è un dispositivo analogico. Ci sono alcune difficoltà nel configurarlo. La corrente di intervento dello sganciatore viene regolata in fabbrica tramite apposita vite di regolazione. Dopo che la piastra si è raffreddata, la macchina può funzionare nuovamente. La temperatura della striscia bimetallica dipende dall'ambiente.

Lo sganciatore non agisce immediatamente consentendo alla corrente di ritornare al suo valore nominale. Se la corrente non diminuisce lo sganciatore interviene. Può verificarsi un sovraccarico a causa di dispositivi potenti sulla linea o del collegamento di più dispositivi contemporaneamente.

Modalità cortocircuito

In questa modalità la corrente aumenta molto rapidamente. Il campo magnetico nella bobina del solenoide muove il nucleo che attiva lo sganciatore e disconnette i contatti di alimentazione, rimuovendo così il carico di emergenza del circuito e proteggendo la rete da possibili incendi e distruzioni.

Un rilascio elettromagnetico agisce istantaneamente, il che è diverso da un rilascio termico. Quando i contatti del circuito operativo si aprono, appare un arco elettrico, la cui entità dipende dalla corrente nel circuito. Provoca la distruzione dei contatti. Per evitare questo effetto negativo, viene realizzato uno scivolo ad arco costituito da piastre parallele. In esso, l'arco sfuma e scompare. I gas risultanti vengono scaricati in un foro speciale.

Gli interruttori automatici sono dispositivi destinati all'arresto protettivo di circuiti di corrente continua e alternata in caso di cortocircuito, sovraccarico di corrente, caduta o perdita di tensione. A differenza dei fusibili, gli interruttori automatici hanno una corrente di spegnimento più precisa, possono essere utilizzati ripetutamente e anche nella versione trifase, quando il fusibile scatta, una delle fasi (una o due) può rimanere sotto tensione, che è anche una modalità di emergenza di funzionamento (soprattutto quando si alimentano motori elettrici trifase).

Gli interruttori automatici sono classificati in base alle funzioni che svolgono, quali:

• Macchine a corrente minima e massima;
• Interruttori di minima tensione;
• Potenza inversa;

Esamineremo il principio di funzionamento di un interruttore automatico utilizzando l'esempio di un interruttore automatico di sovracorrente. Il suo diagramma è mostrato di seguito:

Dove: 1 – elettromagnete, 2 – armatura, 3, 7 – molle, 4 – asse lungo il quale si muove l'armatura, 5 – scrocco, 6 – leva, 8 – contatto di potenza.

Quando scorre la corrente nominale, il sistema funziona normalmente. Non appena la corrente supera il valore di impostazione consentito, l'elettromagnete 1 collegato in serie al circuito vincerà la forza della molla di ritenuta 3 e ritrarrà l'armatura 2 e, ruotando attraverso l'asse 4, il fermo 5 rilascerà la leva 6 Quindi la molla di intervento 7 aprirà i contatti di potenza 8. Tale macchina viene accesa manualmente.

Attualmente sono state realizzate macchine automatiche che hanno un tempo di spegnimento di 0,02 - 0,007 s per correnti di spegnimento di 3000 - 5000 A.

Progetti di interruttori automatici

Esistono diversi modelli di interruttori automatici sia per i circuiti CA che per quelli CC. Recentemente sono diventati molto diffusi gli interruttori automatici di piccole dimensioni, destinati alla protezione contro cortocircuiti e sovraccarichi di corrente di reti domestiche e industriali in impianti con correnti fino a 50 A e tensioni fino a 380 V.

I principali dispositivi di protezione in tali interruttori sono elementi bimetallici o elettromagnetici che funzionano con un certo ritardo quando riscaldati. Le macchine automatiche che contengono un elettromagnete hanno una velocità di funzionamento abbastanza elevata e questo fattore è molto importante in caso di cortocircuiti.

Di seguito è riportata una macchina per tappi con una corrente di 6 A e una tensione non superiore a 250 V:

Dove: 1 – elettromagnete, 2 – piastra bimetallica, 3, 4 – rispettivamente pulsanti di accensione e spegnimento, 5 – rilascio.

La piastra bimetallica, come l'elettromagnete, è collegata in serie al circuito. Se attraverso l'interruttore passa più corrente di quella nominale, la piastra inizia a riscaldarsi. Con un flusso prolungato di corrente in eccesso, la piastra 2 si deforma a causa del riscaldamento e influisce sul meccanismo di rilascio 5. Se si verifica un cortocircuito nel circuito, l'elettromagnete 1 ritrarrà immediatamente il nucleo e quindi influenzerà anche il rilascio, che aprire il circuito. Inoltre, questo tipo di macchina viene spento manualmente premendo il pulsante 4 e acceso solo manualmente premendo il pulsante 3. Il meccanismo di rilascio è realizzato sotto forma di leva o chiavistello. Di seguito è riportato lo schema elettrico della macchina:

Dove: 1 – elettromagnete, 2 – piastra bimetallica.

Il principio di funzionamento degli interruttori automatici trifase non è praticamente diverso da quelli monofase. Gli interruttori trifase sono dotati di speciali scivoli d'arco o bobine, a seconda della potenza dei dispositivi.

Di seguito è riportato un video che descrive in dettaglio il funzionamento dell'interruttore: