Per proteggere i circuiti elettrici domestici vengono solitamente utilizzati interruttori automatici modulari. La compattezza, la facilità di installazione e di sostituzione, se necessaria, spiega la loro ampia distribuzione.
Esternamente, una macchina del genere è un corpo in plastica resistente al calore. Sulla superficie anteriore è presente una maniglia di accensione/spegnimento, sul retro è presente un fermo per il montaggio su una guida DIN e sulla parte superiore e inferiore sono presenti terminali a vite. In questo articolo vedremo.
Come funziona un interruttore automatico?
Nella modalità di funzionamento normale, attraverso la macchina scorre una corrente inferiore o uguale al valore nominale. La tensione di alimentazione dalla rete esterna viene fornita al terminale superiore collegato al contatto fisso. Dal contatto fisso la corrente fluisce al contatto mobile con esso chiuso e da questo, attraverso un conduttore flessibile in rame, alla bobina del solenoide. Dopo il solenoide la corrente viene fornita allo sganciatore termico e successivamente al terminale inferiore, ad esso collegata la rete di carico.
In modalità di emergenza, l'interruttore disconnette il circuito protetto attivando un meccanismo di sgancio libero azionato da uno sganciatore termico o elettromagnetico. La causa di questa operazione è un sovraccarico o un cortocircuito.
Rilascio termicoè una piastra bimetallica costituita da due strati di leghe con diversi coefficienti di dilatazione termica. Al passaggio di corrente elettrica la piastra si riscalda e si piega verso lo strato con coefficiente di dilatazione termica inferiore. Quando viene superato il valore di corrente specificato, la flessione della piastra raggiunge un valore sufficiente ad attivare il meccanismo di sblocco ed il circuito si apre interrompendo il carico protetto.
Rilascio elettromagneticoè costituito da un solenoide con un nucleo mobile in acciaio trattenuto da una molla. Quando viene superato il valore di corrente specificato, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, nella bobina viene indotto un campo elettromagnetico, sotto l'influenza del quale il nucleo viene attirato nella bobina del solenoide, superando la resistenza della molla, e innesca il rilascio meccanismo. Durante il normale funzionamento, nella bobina viene indotto anche un campo magnetico, ma la sua forza non è sufficiente per superare la resistenza della molla e ritrarre il nucleo.
Come funziona la macchina in modalità sovraccarico?
Una modalità di sovraccarico si verifica quando la corrente nel circuito collegato all'interruttore supera il valore nominale per il quale l'interruttore è progettato. In questo caso, la maggiore corrente che passa attraverso lo sganciatore termico provoca un aumento della temperatura della piastra bimetallica e, di conseguenza, un aumento della sua flessione fino all'attivazione del meccanismo di sgancio. La macchina si spegne e apre il circuito.
La protezione termica non interviene istantaneamente, poiché occorrerà del tempo prima che la striscia bimetallica si riscaldi. Questo tempo può variare a seconda dell'entità della corrente in eccesso da pochi secondi a un'ora.
Questo ritardo consente di evitare interruzioni di corrente durante aumenti casuali e a breve termine della corrente nel circuito (ad esempio, quando si accendono motori elettrici con correnti di avviamento elevate).
Il valore di corrente minima alla quale deve intervenire lo sganciatore termico viene tarato in fabbrica tramite una vite di regolazione. Tipicamente questo valore è 1,13-1,45 volte superiore al taglio indicato sull'etichetta della macchina.
L'entità della corrente alla quale interverrà la protezione termica è influenzata anche dalla temperatura ambiente. In una stanza calda, la striscia bimetallica si scalderà e si piegherà fino a quando non si attiverà con una corrente più bassa. E in ambienti con basse temperature, la corrente alla quale funzionerà il rilascio termico potrebbe essere superiore a quella consentita.
Il motivo del sovraccarico della rete è la connessione ad essa di consumatori la cui potenza totale supera la potenza calcolata della rete protetta. L'attivazione simultanea di diversi tipi di potenti elettrodomestici (condizionatore d'aria, fornello elettrico, lavatrice, lavastoviglie, ferro da stiro, bollitore elettrico, ecc.) può provocare l'attivazione del rilascio termico.
In questo caso, decidere quali consumatori possono essere disabilitati. E non affrettarti a riaccendere la macchina. Non sarai comunque in grado di portarlo nella posizione operativa finché non si sarà raffreddato e la piastra di rilascio bimetallica non tornerà al suo stato originale. Ora lo sai durante i sovraccarichi
Come funziona una macchina in modalità cortocircuito?
In caso di cortocircuito la situazione è diversa. Durante un cortocircuito, la corrente nel circuito aumenta bruscamente e molte volte fino a valori che possono fondere il cablaggio, o meglio l'isolamento del cablaggio elettrico. Per evitare un simile sviluppo di eventi, è necessario interrompere immediatamente la catena. Questo è esattamente il modo in cui funziona un rilascio elettromagnetico.
Lo sgancio elettromagnetico è una bobina magnetica contenente un nucleo in acciaio mantenuto in posizione fissa da una molla.
Un aumento multiplo della corrente nell'avvolgimento del solenoide, che si verifica durante un cortocircuito nel circuito, porta ad un aumento proporzionale del flusso magnetico, sotto l'influenza del quale il nucleo viene attratto nella bobina del solenoide, superando la resistenza dell'avvolgimento del solenoide. molla e preme la barra di rilascio del meccanismo di rilascio. I contatti di potenza della macchina si aprono interrompendo l'alimentazione alla sezione di emergenza del circuito.
Pertanto, il funzionamento del rilascio elettromagnetico protegge il cablaggio elettrico, l'apparecchio elettrico chiuso e la macchina stessa da incendi e danni. Il suo tempo di risposta è di circa 0,02 secondi e il cablaggio elettrico non ha il tempo di riscaldarsi a temperature pericolose.
Nel momento in cui i contatti di potenza della macchina si aprono, quando una grande corrente li attraversa, tra loro si forma un arco elettrico, la cui temperatura può raggiungere i 3000 gradi.
Per proteggere i contatti e altre parti della macchina dagli effetti distruttivi di questo arco, nella progettazione della macchina è prevista una camera di estinzione dell'arco. La camera ad arco è una griglia composta da una serie di piastre metalliche isolate l'una dall'altra.
L'arco avviene nel punto in cui il contatto si apre, quindi un'estremità di esso si muove insieme al contatto mobile, e la seconda scorre prima lungo il contatto fisso, e poi lungo il conduttore ad esso collegato, portando alla parete posteriore del contatto camera d'arco.
Lì si divide (si schiaccia) sulle piastre della camera di estinzione dell'arco, si indebolisce e si spegne. Nella parte inferiore della macchina sono presenti apposite aperture per la rimozione dei gas formati durante la combustione dell'arco.
Se la macchina si spegne quando viene attivato il rilascio elettromagnetico, non sarà possibile utilizzare l'elettricità finché non si troverà ed eliminerà la causa del cortocircuito. Molto probabilmente la causa è un malfunzionamento di uno dei consumatori.
Scollegare tutti i consumatori e provare ad accendere la macchina. Se ci riesci e la macchina non si avvia, significa che la colpa è effettivamente di uno dei consumatori e devi solo scoprire quale. Se la macchina si guasta nuovamente anche con le utenze scollegate, allora tutto è molto più complicato e si tratta di una rottura dell'isolamento del cablaggio. Dovremo cercare dove è successo.
Così è in varie situazioni di emergenza.
Se far scattare l'interruttore è diventato un problema costante per te, non provare a risolverlo installando un interruttore con una corrente nominale più elevata.
Le macchine vengono installate tenendo conto della sezione del cablaggio e, pertanto, semplicemente non è consentita più corrente nella rete. Puoi trovare una soluzione al problema solo dopo un controllo completo dell’impianto elettrico della tua casa da parte di professionisti.
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 tramite apposite chiusure) 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 controllo 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. Morsetto 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 nominale della corrente, 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 in caso di un piccolo, ma attivo per un periodo di tempo relativamente lungo, in eccesso rispetto al valore di corrente consentito.
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 dell'alloggiamento.
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.
All'interno del cablaggio dell'appartamento dei nostri genitori venivano spesso utilizzate le spine, i cui sottili inserti di filo semplicemente si bruciavano a causa dell'aumento delle correnti che le attraversavano.
Furono gradualmente sostituiti da interruttori automatici con maggiori capacità tecniche.
Durante l'era sovietica venivano installati nei quadri di distribuzione di accesso per un determinato gruppo di consumatori.
Molte di queste strutture sono altamente affidabili e continuano a funzionare senza guasti per diversi decenni.
Ora hanno subito piccole modifiche progettuali, funzionano in ciascun pannello dell'appartamento, hanno funzioni diverse e sono progettati per scollegare carichi specifici. L'articolo fornisce una panoramica dei dispositivi dei modelli esistenti e le regole per la loro selezione per il cablaggio individuale.
Scopo
Gli interruttori automatici utilizzati nella vita di tutti i giorni vengono creati per risolvere in modo completo i seguenti problemi:
- trasmissione affidabile della corrente di carico nominale durante il funzionamento a lungo termine;
- mantenere costantemente il potenziale di tensione della rete domestica senza violarne l'isolamento;
- la possibilità di controllare manualmente lo stato del contatto di potenza;
- selezione automatica del momento in cui si è verificato un incidente nel circuito collegato;
- la capacità della protezione di rilevare il momento in cui si verifica il sovraccarico e creare un ritardo del tempo di funzionamento sicuro richiesto, dopo il quale l'alimentazione viene rimossa dai consumatori collegati;
- eliminazione automatica delle correnti di cortocircuito nel minor tempo possibile.
Le macchine domestiche sono create per funzionare in una rete monofase a 220 V o trifase a 380 V. Tra questi ci sono progetti destinati al funzionamento in circuiti:
- CC;
- armoniche sinusoidali variabili 50/60 Hz;
- entrambi i tipi di tensione.
Possono essere realizzati in versione monolinea o multifase.
Gli interruttori automatici nel cablaggio domestico possono essere attivati solo manualmente premendo un pulsante e possono essere disattivati in due modi:
- azione umana;
- funzionamento delle protezioni integrate.
Protezione dell'interruttore
Una corrente di carico viene trasmessa attraverso la progettazione di qualsiasi modello. Il suo valore è costantemente monitorato da organi di misurazione e analizzato dalla logica. La protezione si compone di due fasi:
- rilascio termico;
- interruzione elettromagnetica.
Ognuno di loro può funzionare in modo indipendente, indipendentemente dallo stato dell'altro.
Come funziona uno sblocco termico?
La parte principale è una piastra bimetallica attraverso la quale scorre costantemente una corrente di fase, riscaldandola. La temperatura del bimetallo dipende dall'elettricità che lo attraversa e dalla durata dell'esposizione.
La striscia bimetallica viene utilizzata come chiusura per il meccanismo di sgancio e il suo stato dipende dalla fase di riscaldamento. Quando viene raggiunto un valore critico, viene creata una curva che interrompe il contatto di potenza dell'interruttore per togliere alimentazione alle utenze.
Dopo tale spegnimento, non sarà possibile applicare tensione premendo il pulsante di accensione finché il bimetallo non si raffredda e ritorna al suo stato originale.
Come funziona un solenoide di arresto?
La corrente di carico scorre attraverso l'avvolgimento della bobina. Se il suo valore raggiunge la velocità di risposta, l'armatura mobile viene attratta dal polo inferiore con un colpo forte, rompendo contemporaneamente il contatto di potenza dell'interruttore.
Dispositivo della macchina
Nella figura è mostrato un tipico disegno in sezione trasversale di uno dei tanti modelli.
Il conduttore di fase in entrata è collegato al terminale del dispositivo di serraggio superiore e il conduttore di fase in uscita è collegato al terminale inferiore. Quando il contatto di potenza è acceso, la corrente passa attraverso il collegamento flessibile superiore alla piastra bimetallica che comanda il meccanismo di sblocco. Successivamente scorre attraverso l'avvolgimento del solenoide fino a un contatto di potenza stazionario, al quale viene premuto tramite molle il contatto mobile, collegato tramite una connessione flessibile inferiore al morsetto di uscita.
Quando un circuito di potenza si rompe sotto carico, si crea sempre un arco, la cui entità dipende dalla potenza del flusso di elettricità interrotto. Il suo potenziale in determinate situazioni può bruciare il metallo sui contatti mobili e stazionari.
Pertanto, il progetto prevede un dispositivo di estinzione dell'arco che divide l'arco in piccoli flussi che vengono immediatamente sottoposti a un raffreddamento improvviso. Il loro percorso è mostrato nell'immagine con riccioli neri.
L'impostazione dell'intervento bimetallico può essere regolata mediante la posizione della vite nel meccanismo di rilascio e l'intervento di interruzione è impostato in fabbrica.
La linguetta in plastica della maniglia attraverso il dispositivo di leve pieghevoli consente di cambiare manualmente la posizione del contatto di potenza.
Caratteristiche tempo-corrente delle protezioni degli interruttori
Il principio di funzionamento della protezione dell'interruttore in modalità automatica è illustrato da un grafico che mostra sull'ascissa il rapporto tra le correnti di emergenza e il valore nominale I nom e sull'ordinata la durata dell'arresto.
Area operativa rilascio termico
Se il carico viene leggermente superato a 1,1 I nom (corrente nominale), si crea praticamente una modalità in cui lo spegnimento avverrà solo dopo 10mila secondi o circa 2,5 ore. Ciò è spiegato dal fatto che dopo questo tempo tali correnti sono in grado di riscaldare i cavi elettrici fino a uno stato critico, quando iniziano processi irreversibili nello strato isolante.
Fino a questo momento, viene mantenuto un equilibrio tra la fornitura di calore dal carico che passa attraverso il cablaggio elettrico e la sua rimozione nell'ambiente.
In questo modo viene creata una riserva per il normale funzionamento dei consumatori in caso di un eccesso a breve termine della loro potenza nominale o del verificarsi di processi transitori associati all'avvio dei motori elettrici.
Quando il valore di sovraccarico aumenta, il tempo di spegnimento del relè termico diminuisce, ad esempio, con cinque volte I nominale, lo spegnimento bimetallico avverrà in un periodo compreso tra 0,01 e 1 secondo.
Area operativa del solenoide di sgancio
Se nello schema precedente funzionava il principio di fornire una riserva di carica ai consumatori, allora nell'area in esame è inaccettabile. Questa zona è progettata per eliminare il più rapidamente possibile i cortocircuiti che possono causare incidenti in un sistema di alimentazione bilanciata, distruggere apparecchiature o provocare un incendio in casa.
Maggiore è la corrente di cortocircuito, più velocemente dovrebbe funzionare la protezione. Con molteplicità di potenza di emergenza pari a 60÷80 volte, il circuito del contatto di potenza dovrebbe essere interrotto più velocemente di 10 millisecondi.
Il grafico sopra mostra che entrambe le zone hanno un'area comune, all'interno della quale le protezioni si affiancano a vicenda, e quella più veloce esegue lo spegnimento.
Caratteristiche tecniche degli interruttori automatici per cablaggio domestico
I parametri principali delle macchine sono:
- valore corrente nominale;
- valore della tensione di rete;
- versione della caratteristica tempo-corrente;
- numero di poli;
- capacità di selettività;
- capacità di commutazione massima dei contatti;
- classe limite di corrente;
- design dell'alloggiamento e possibilità di montaggio su guida Din.
Come scegliere una macchina in base alla corrente nominale
Nel determinare questo parametro, il compito più importante è trovare con successo un equilibrio tra:
- operabilità dei parametri protettivi dell'interruttore;
- la potenza totale dei dispositivi elettrici connessi contemporaneamente alla rete;
- capacità tecniche del cablaggio elettrico.
In altre parole, i cavi con l'interruttore automatico devono resistere al carico corrente e termico creato da tutti i consumatori operativi e, se viene superato, l'alimentazione deve essere interrotta dalla protezione.
La sequenza per la scelta di un interruttore in base a queste caratteristiche è mostrata in figura.
Per selezionare contemporaneamente una macchina e un cablaggio, si consiglia di eseguire la seguente sequenza di azioni:
- calcolare la corrente di carico massima di tutti i ricevitori elettrici che funzionano contemporaneamente;
- selezionare la potenza della macchina in base alla gamma standard di correnti;
- scegli la marca dei cavi elettrici in base al materiale di rame o alluminio e alla dimensione della loro sezione trasversale, senza dimenticare le proprietà dello strato dielettrico.
Come scegliere una macchina in base alle caratteristiche tempo-corrente
In base alla velocità di interruzione dell'interruzione elettromagnetica corrente, gli interruttori automatici utilizzati per scopi domestici sono suddivisi in 3 classi. Vengono creati tre gruppi aggiuntivi per scopi di produzione.
Classe B
Le protezioni sono progettate per edifici con vecchi cablaggi in alluminio che alimentano lampade a incandescenza, stufe, stufe elettriche e forni. La molteplicità delle correnti è compresa tra 3÷5.
Classe C
Funzionamento ottimale delle apparecchiature in appartamenti moderni con lavatrici e lavastoviglie, apparecchiature per ufficio, congelatori, apparecchi di illuminazione con elevate correnti di avviamento. Molteplicità 5÷10.
Classe D
Protezione di potenti motori di pompe, compressori, ascensori, macchine operatrici.
In tutte queste classi, i rilasci elettromagnetici funzionano, ma non sempre saranno in grado di raggiungere la velocità richiesta. Pertanto, gli interruttori automatici di classe D non possono essere collegati a consumatori progettati per funzionare con classi di protezione C e B.
Come scegliere una macchina in base alla selettività
In caso di emergenza, la protezione deve funzionare secondo una certa gerarchia predeterminata insieme ad altri dispositivi. Per spiegare questo principio viene mostrata un'immagine semplificata con una macchina AB1 nel pannello dell'appartamento, AB2 nel pannello di ingresso e AB3 nel pannello della sottostazione di fornitura.
Se l'isolamento è rotto in un dispositivo collegato a una presa elettrica in un appartamento, tutte queste protezioni potrebbero funzionare. Tuttavia la sequenza corretta è:
- spegnimento iniziale di AB1;
- quando ciò non avviene allora interviene AB2 togliendo alimentazione a tutto l'ingresso;
- se AB3 si guasta, intervengono le protezioni che tolgono l'alimentazione a tutta la casa.
La selettività di tale operazione è ottenuta attraverso la selezione dei parametri attuali e temporali dei dispositivi di sezionamento.
Come scegliere una macchina in base alla sua massima capacità di commutazione
Questo valore si riferisce al valore del carico massimo in ampere che l'interruttore può interrompere in modo affidabile durante un incidente. Se viene superato, il meccanismo semplicemente fallirà.
L'ACL è influenzato da:
- materiale del filo;
- rimozione dal trasformatore di alimentazione.
A volte questo parametro viene confuso con la resistenza all'usura da commutazione, che indica il numero di operazioni garantite dalla fabbrica prima che i meccanismi inizino a usurarsi.
Come scegliere una macchina in base alla classe di limitazione attuale
I dispositivi di protezione domestica si distinguono per la loro velocità di risposta, che è classificata in base alla durata della rimozione di potenza rispetto alla metà del periodo armonico della sinusoide.
È espresso dai numeri “1”, “2”, “3” e scritto come una frazione con 1 al numeratore.
La classe 2 disattiva il cortocircuito in ½ mezzo ciclo e 3 - 1/3. La Classe 3 non solo funziona più velocemente, ma elimina anche la possibilità che le correnti di emergenza raggiungano il massimo. Per fornire questa caratteristica, è considerato il più perfetto e ottimale.
Come selezionare una macchina in base alla resistenza del circuito fase zero
Questa è una questione piuttosto complessa a cui anche alcuni elettricisti degli alloggi e dei servizi comunali non prestano attenzione. Ma se non lo prendi in considerazione, tutto il lavoro precedente sulla scelta di un interruttore potrebbe non essere giustificato.
Il centralino dell'appartamento disattiva le correnti di cortocircuito che si generano nel circuito collegato. Allo stesso tempo, la tensione arriva dal trasformatore di alimentazione attraverso fili che hanno una certa resistenza elettrica e, secondo la famosa legge di Georg Ohm, questo limita la quantità di corrente nel circuito.
Consideriamo questa situazione con un esempio. Supponiamo che un apparecchio elettrico da laboratorio abbia misurato la resistenza dei fili fase-zero nella presa (dall'utenza dell'appartamento al trasformatore della tensione di alimentazione) a 1,3 ohm. La tensione di rete è di 220 volt.
La corrente di cortocircuito sarà Ikz=220/1,3=169,2 A.
Creiamo mentalmente un cortocircuito metallico nella presa e calcoliamo la sua corrente utilizzando le formule PUE per la protezione con un interruttore automatico di classe D con una potenza di 16 ampere.
I=1,1x16x20=352 A.
- 1.1 - scorte previste;
- 16 - corrente nominale della macchina;
- 20 - il parametro più grande della molteplicità della corrente di interruzione.
Due calcoli eseguiti hanno mostrato che nel circuito possono verificarsi solo 169,2 ampere di corrente. E per spegnerlo hanno scelto una macchina che funzionerà a 352 ampere. Naturalmente questo parametro non è adatto per l'appartamento in questione e non sarà in grado di disconnettere le correnti di cortocircuito.
Come scegliere una macchina in base al numero di poli
Di solito la protezione viene tagliata nel filo di fase dell'appartamento, ad eccezione degli interruttori di ingresso, che rimuovono anche il potenziale zero. La stessa regola vale per i circuiti trifase, dove si utilizzano modelli a tre o quattro poli.
Ricordiamoci che lo zero protettivo non dovrebbe mai essere rotto da nessuna parte e in nessuna circostanza.
Ulteriori caratteristiche delle macchine
Questi includono:
- tensione di rete;
- Frequenza CA;
- gradi di protezione dell'involucro (classi IP);
- capacità di lavorare in diverse condizioni di temperatura.
Selezione del produttore
Quando si acquistano molte macchine da installare in un unico edificio, si consiglia di attenersi ad un'unica marca. Ma dovrai tenere conto dei costi materiali stanziati per l'acquisto.
In altri casi, è consentito utilizzare modelli di budget affidabili.
Dopo aver acquistato una macchina, prima di metterla in funzione, è importante verificarne le caratteristiche elettriche fondamentali con l'attrezzatura di un laboratorio elettrico. Allo stesso tempo, utilizzando metodi di caricamento da una fonte di tensione aggiuntiva, vengono create condizioni di incidente reale, viene analizzato il comportamento delle protezioni, viene redatto un protocollo di ispezione con le firme dei dipendenti responsabili e viene emessa una conclusione sull'idoneità.
Ciò eliminerà le conseguenze di un trasporto imprudente, di violazioni delle condizioni di stoccaggio nei magazzini e di difetti di fabbricazione, il che è importante per garantire un funzionamento ulteriormente affidabile delle protezioni.
Mettendo in funzione una macchina appena acquistata e non testata, non si ha alcuna garanzia della sua affidabilità.
Per consolidare più pienamente il materiale dell'articolo, ti consigliamo di guardare due videoclip.
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 la 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.
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).
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, piegandola agisce sul meccanismo di rilascio (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, esiste 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 intervallo di risposta va da 5·I n a 10·I n compreso; (I n - corrente nominale della macchina), vale a dire da 5*32=160A a 10*32+320, ciò significa che la nostra macchina provvederà alla disconnessione istantanea 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:
- Con l'aiuto del nostro.
- Con l'aiuto del nostro.
- Utilizzando la seguente tabella:
- 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 …+ P.N)*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 è possibile ricavare anche la potenza massima consentita, 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:
- 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:
10