Come funziona un interruttore automatico?

Gli interruttori automatici (interruttori, interruttori automatici) sono dispositivi di commutazione elettrici progettati per condurre la corrente del circuito in modalità normale e per proteggere automaticamente le reti e le apparecchiature elettriche dalle modalità di emergenza (correnti di cortocircuito, correnti di sovraccarico, riduzione o scomparsa della tensione, cambiamenti nella direzione della corrente, presenza di campi magnetici di potenti generatori in condizioni di emergenza, ecc.), nonché per commutazioni poco frequenti di correnti nominali (6-30 volte al giorno).

Per la loro semplicità, praticità, sicurezza di manutenzione e affidabilità della protezione contro le correnti di cortocircuito, questi dispositivi sono ampiamente utilizzati negli impianti elettrici di bassa e alta potenza.

Gli interruttori automatici sono classificati come dispositivi di commutazione ad azionamento manuale, ma molti tipi sono dotati di un azionamento a motore elettromagnetico o elettrico, che consente di controllarli a distanza.

Principio di funzionamento

Le macchine automatiche vengono solitamente spente manualmente (tramite un azionamento o in remoto) e in caso di violazione della normale modalità operativa (comparsa di sovracorrenti o diminuzione della tensione) - automaticamente. Inoltre ogni macchina è dotata di uno sganciatore di massima tensione e, in alcune tipologie, di uno sganciatore di minima tensione.

In base alle funzioni di protezione che svolgono, gli interruttori automatici si dividono in interruttori automatici: di sovracorrente, di sottotensione e di inversione di potenza.

Gli interruttori automatici di sovracorrente vengono utilizzati per aprire automaticamente un circuito elettrico quando si verificano correnti di cortocircuito e sovraccarichi superiori al limite stabilito. Sostituendo un interruttore e un fusibile, forniscono una protezione più affidabile e selettiva in condizioni anomale.

Se le condizioni ambientali sono diverse dal normale (l'umidità dell'aria è superiore all'85% e contiene impurità di vapori nocivi), gli interruttori automatici devono essere collocati in scatole e armadi resistenti all'umidità e alla polvere e agli agenti chimici.

Classificazione

Gli interruttori automatici si dividono in:

• installazione gli interruttori automatici hanno un involucro protettivo isolante (in plastica) e possono essere installati in luoghi accessibili al pubblico;

• universale - non dispongono di tale custodia e sono destinati all'installazione in quadri;

• ad azione rapida(il proprio tempo di risposta non supera i 5 ms);

• ad azione lenta(da 10 a 100 ms);

La velocità di funzionamento è assicurata dal principio di funzionamento stesso (principi elettromagnetici polarizzati o induzione-dinamica, ecc.), nonché dalle condizioni per la rapida estinzione dell'arco elettrico. Un principio simile viene utilizzato negli interruttori automatici limitatori di corrente;

• selettivo , avente un tempo di risposta regolabile nella zona delle correnti di cortocircuito;

• interruttori automatici di corrente inversa, interviene solo quando cambia la direzione della corrente nel circuito protetto;

• Polarizzato le macchine spengono il circuito solo quando la corrente aumenta nella direzione in avanti, non polarizzata - in qualsiasi direzione della corrente.

Progetto

Le caratteristiche di progettazione e il principio di funzionamento della macchina sono determinati dal suo scopo e ambito di applicazione.

La macchina può essere accesa e spenta manualmente, tramite un motore elettrico o un azionamento elettromagnetico.

L'azionamento manuale viene utilizzato con correnti nominali fino a 1000 A e fornisce una capacità di commutazione massima garantita indipendentemente dalla velocità di movimento della maniglia di commutazione (l'operatore deve eseguire l'operazione di commutazione con decisione: dopo aver iniziato, portarla fino alla fine).

Gli azionamenti di motori elettromagnetici ed elettrici sono alimentati da sorgenti di tensione. Il circuito di controllo dell'azionamento deve essere protetto contro la riaccensione in caso di cortocircuito e il processo di accensione della macchina alle correnti di cortocircuito massime deve interrompersi con una tensione di alimentazione pari all'85 - 110% di quella nominale.

In caso di sovraccarichi e correnti di cortocircuito, l'interruttore viene spento indipendentemente dal fatto che la maniglia di comando venga mantenuta in posizione ON.

Un componente importante della macchina è lo sganciatore, che controlla il parametro specificato del circuito protetto e agisce sul dispositivo di sgancio che spegne la macchina. Inoltre lo sblocco consente lo spegnimento remoto della macchina. I tipi di rilasci più utilizzati sono:

• elettromagnetico per la protezione contro le correnti di cortocircuito;

• termico per protezione da sovraccarico;

• combinato;

• semiconduttore, con elevata stabilità dei parametri di risposta e facilità di configurazione.

Per la commutazione di un circuito senza corrente o per la commutazione rara della corrente nominale, è possibile utilizzare interruttori automatici senza sganciatori.

Le serie di interruttori prodotti dall'industria sono progettate per l'uso in varie zone climatiche, il posizionamento in luoghi con diverse condizioni operative, per il funzionamento in condizioni di diverso stress meccanico ed esplosività dell'ambiente, e hanno diversi .

Le informazioni su tipi specifici di dispositivi, i loro tipi e dimensioni sono fornite nei documenti normativi e tecnici. In genere, un documento del genere è Condizioni tecniche (TU) dell'impianto. In alcuni casi, ai fini dell'unificazione, per prodotti ampiamente utilizzati e prodotti da diverse imprese, il livello del documento viene aumentato (a volte al livello dello standard statale).

Gli interruttori automatici sono costituiti dai seguenti componenti principali:

• sistema di contatto;

• sistema di estinzione dell'arco;

• rilasci;

• meccanismo di controllo;

• meccanismo di rilascio libero.

Sistema di contattoè costituito da contatti fissi fissati nell'alloggiamento e contatti mobili incernierati sull'asse dell'asse della leva del meccanismo di comando e prevede solitamente un'unica interruzione del circuito.

Dispositivo ad arcoè installato in ciascun polo dell'interruttore e ha lo scopo di localizzare l'arco elettrico in un volume limitato. Si tratta di una camera di estinzione dell'arco con griglia di deionizzazione realizzata con piastre di acciaio. Possono anche essere forniti parascintille sotto forma di piastre di fibra.

Meccanismo di sgancio liberoè un meccanismo incernierato a 3 o 4 barre che consente il disinnesto e la disconnessione del sistema di contatti sia per il controllo automatico che manuale.

Sgancio di sovracorrente elettromagnetica, che è un elettromagnete con un'armatura, garantisce l'intervento automatico dell'interruttore automatico in caso di correnti di cortocircuito superiori alla corrente impostata. Gli sganciatori di corrente elettromagnetici con dispositivo di ritardo idraulico hanno un ritardo di corrente inversa per proteggere dalle correnti di sovraccarico.

Sgancio per sovraccarico termicoè una piastra termobimetallica. Durante le correnti di sovraccarico, la deformazione e le forze di questa piastra garantiscono l'intervento automatico dell'interruttore. Il ritardo diminuisce all'aumentare della corrente.

Rilasci di semiconduttorisono costituiti da un elemento di misura, un blocco di relè a semiconduttore e un elettromagnete di uscita che agisce sul meccanismo di sblocco libero della macchina. Come elemento di misura viene utilizzato un trasformatore di corrente (AC) o un amplificatore magnetico (DC).

Il rilascio di corrente a semiconduttore consente di regolare i seguenti parametri:

• corrente nominale dello sganciatore;

• impostazioni della corrente operativa nella zona delle correnti di cortocircuito (corrente di interruzione);

• impostazioni per il tempo di risposta nella zona di corrente di sovraccarico;

• impostazioni per il tempo di risposta nella zona delle correnti di cortocircuito (per interruttori selettivi).

Molte macchine utilizzano sganciatori combinati che utilizzano elementi termici per la protezione dalle correnti di sovraccarico ed elementi elettromagnetici per la protezione dalle correnti di cortocircuito senza ritardo temporale (interruzione).

L'interruttore dispone inoltre di unità di assemblaggio aggiuntive integrate nell'interruttore o fissate ad esso esternamente. Possono essere indipendenti, sganciatori di zero e di minima, contatti liberi e ausiliari, azionamenti remoti manuali ed elettromagnetici, segnalazione di spegnimento automatico, dispositivo per il blocco dell'interruttore in posizione “spento”.

Lo sgancio indipendente è un elettromagnete alimentato da una sorgente di tensione esterna. I rilasci minimi e zero possono essere effettuati con o senza ritardo. Utilizzando uno sblocco indipendente o minimo è possibile spegnere la macchina da remoto.

termini di utilizzo

Gli interruttori automatici sono disponibili in versioni con diversi gradi di protezione da contatti e influenze esterne (IPOO, IP20, IP30, IP54). In questo caso il grado di protezione dei terminali per il collegamento dei conduttori esterni può essere inferiore al grado di protezione dell'involucro dell'interruttore.

Gli interruttori sono prodotti in 5 versioni climatiche e 5 categorie di posizionamento, codificate dalle lettere U, UHL, T, M, OM e dai numeri 1,2,3,4,5.

Gli interruttori sono progettati per il funzionamento continuo nelle seguenti condizioni:

• installazione ad un'altitudine non superiore a 1000 m sul livello del mare (interruttori serie AP50 e AE1000 - ad un'altitudine non superiore a 2000 m sul livello del mare);

• temperatura aria ambiente da - 40 (senza rugiada e gelo) a +40°C (per interruttori serie AE1000 - da +5 a +40°C);

• umidità relativa ambientale non superiore al 90% a 20°C e non superiore al 50% a 40°C;
  

• ambiente: non esplosivo, non contenente polvere (inclusa polvere conduttiva) in quantità che interrompono il funzionamento dell'interruttore e gas e vapori aggressivi in ​​concentrazioni che distruggono i metalli e l'isolamento;

• il luogo di installazione dell'interruttore sia protetto da acqua, olio, emulsioni, ecc.;

• mancanza di esposizione diretta alle radiazioni solari e radioattive;

• assenza di forti scosse (impatti) e forti scosse; La vibrazione dei punti di montaggio degli interruttori è consentita con una frequenza fino a 100 Hz con un'accelerazione non superiore a 0,7 g.

I gruppi di condizioni operative per i prodotti elettrici riguardanti l'impatto dei fattori ambientali meccanici sono definiti da GOST 17516.1-90. Secondo i dati del catalogo, gli interruttori automatici sono destinati al funzionamento nei gruppi Ml, M2, MZ, M4, Mb, M9, M19, M25.

In termini di sicurezza, gli interruttori automatici sono conformi a GOST 12.2.007.0-75 e GOST 12.2.007.6-75, i requisiti delle "Regole per gli impianti elettrici" e forniscono le condizioni operative stabilite dalle "Regole per il funzionamento tecnico degli impianti da parte di il consumatore" e "Norme di sicurezza per il funzionamento degli impianti elettrici da parte del consumatore" approvate da Gosenergonadzor il 21 dicembre 1994. In termini di protezione contro le correnti di dispersione, gli interruttori sono conformi ai requisiti di GOST 12.1.038-82.

Il funzionamento in uno stato non lavorativo (stoccaggio e trasporto durante le pause di lavoro) è conforme a GOST 15543-70 e GOST 15150-69.

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.

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:

È più facile ed economico prevenire le conseguenze pericolose della distruzione che lamentarsi amaramente delle misure non adottate. La prevenzione degli incendi elettrici comporta l'installazione di dispositivi di protezione. Nel secolo scorso la funzione di protezione contro i cortocircuiti e il pericolo di sovraccarico era affidata ai fusibili in porcellana con fusibili sostituibili, poi alle spine automatiche. Tuttavia, a causa del significativo aumento del carico sulle linee elettriche, la situazione è cambiata. È tempo di sostituire i dispositivi obsoleti con macchine affidabili. Affinché la selezione di un interruttore porti all'acquisizione di un dispositivo con le caratteristiche appropriate, sono necessarie informazioni su una serie di sfumature tecniche elettriche.

Perché abbiamo bisogno delle mitragliatrici?

Gli interruttori automatici sono dispositivi progettati per proteggere il cavo di alimentazione, o più precisamente, per isolarlo dallo scioglimento e dalla perdita di integrità. Le macchine non proteggono i proprietari dell'attrezzatura dagli urti e non proteggono l'attrezzatura stessa. A tal fine, è dotato di un RCD. Compito delle macchine è prevenire il surriscaldamento che accompagna il flusso di sovracorrenti nella sezione affidata del circuito. Grazie al loro utilizzo, l'isolamento non si scioglierà né si danneggerà, il che significa che il cablaggio funzionerà normalmente senza rischio di incendio.

Il funzionamento degli interruttori automatici è quello di aprire il circuito elettrico in caso di:

• la comparsa di correnti di cortocircuito (di seguito correnti di cortocircuito);
• sovraccarico, cioè il passaggio di correnti attraverso la sezione protetta della rete, la cui forza supera il valore operativo consentito, ma non è considerata TKZ;
• notevole riduzione o completa scomparsa della tensione.

Le macchine custodiscono il tratto di catena che le segue. In poche parole, sono installati all'ingresso. Proteggono linee e prese di illuminazione, linee per il collegamento di apparecchiature domestiche e motori elettrici nelle case private. Queste linee sono posate con cavi di diversa sezione, perché da essi vengono alimentate apparecchiature di diversa potenza. Di conseguenza, per proteggere tratti di rete con parametri disuguali sono necessari dispositivi di protezione con capacità disuguali.

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Sembrerebbe che tu possa, senza inutili complicazioni, acquistare i più potenti dispositivi di spegnimento automatico da installare su ciascuna linea. Il passo è completamente sbagliato! E il risultato aprirà una “strada” diretta verso il fuoco. La protezione dai capricci della corrente elettrica è una questione delicata. Meglio quindi imparare a scegliere un interruttore automatico e installare un dispositivo che interrompa il circuito quando ce n'è reale necessità.

Attenzione. Un interruttore sopravvalutato trasporterà correnti critiche per il cablaggio. Non disconnetterà tempestivamente la sezione protetta del circuito, causando la fusione o la combustione dell'isolamento del cavo.

Anche le macchine automatiche con caratteristiche ridotte presenteranno molte sorprese. Romperanno continuamente la linea all'avvio dell'apparecchiatura e alla fine si romperanno a causa dell'esposizione ripetuta a troppa corrente. I contatti sono saldati insieme, il che si chiama "bloccato".

Progettazione e principio di funzionamento della macchina

Sarà difficile fare una scelta senza comprendere il design dell'interruttore. Vediamo cosa si nasconde in una scatola in miniatura realizzata in plastica dielettrica refrattaria.

Rilasci: tipi e scopi

Le principali parti operative degli interruttori automatici sono gli sganciatori che interrompono il circuito se vengono superati i parametri operativi standard. I rilasci differiscono nella specificità della loro azione e nella gamma di correnti a cui devono rispondere. I loro ranghi includono:

• rilasci elettromagnetici, che reagiscono quasi istantaneamente al verificarsi di un guasto e “tagliano” il tratto protetto della rete in centesimi o millesimi di secondo. Sono costituiti da una bobina con una molla e un nucleo che viene retratto dagli effetti delle sovracorrenti. Ritraendosi, il nucleo sollecita la molla e fa funzionare il dispositivo di sgancio;
• rilasci bimetallici termici, fungendo da barriera contro i sovraccarichi. Indubbiamente rispondono anche a TKZ, ma sono tenuti a svolgere una funzione leggermente diversa. Il compito delle controparti termiche è quello di interrompere la rete se le correnti che la attraversano superano i parametri operativi massimi del cavo. Ad esempio, se nel cablaggio destinato a trasportare 16A scorre una corrente di 35A, la piastra composta da due metalli si piegherà provocando lo spegnimento della macchina. Inoltre, "manterrà" coraggiosamente 19A per più di un'ora. Ma 23A non potrà “tollerare” per un’ora, funzionerà prima;
• rilasci di semiconduttori sono usati raramente nelle macchine domestiche. Tuttavia, possono fungere da elemento di lavoro di un interruttore di protezione all'ingresso di una casa privata o sulla linea di un potente motore elettrico. La misurazione e la registrazione della corrente anomala al loro interno vengono effettuate da trasformatori, se il dispositivo è installato su una rete a corrente alternata, o da amplificatori induttanza, se il dispositivo è collegato a una linea a corrente continua. Il disaccoppiamento viene effettuato da un blocco di relè a semiconduttore.

Esistono anche versioni zero o minime, spesso utilizzate come aggiunta. Scollegano la rete quando la tensione scende al di sotto di un valore limite specificato nella scheda tecnica. Una buona opzione sono gli sblocchi remoti che consentono di spegnere e accendere la macchina senza aprire il quadro elettrico e i blocchi che fissano la posizione “off”. Vale la pena considerare che l'equipaggiamento con queste utili aggiunte influisce in modo significativo sul prezzo del dispositivo.

Le macchine automatiche utilizzate nella vita di tutti i giorni sono spesso dotate di una combinazione di rilascio elettromagnetico e termico che funziona perfettamente. I dispositivi con uno di questi dispositivi sono molto meno comuni e utilizzati. Tuttavia, gli interruttori di tipo combinato sono più pratici: due in uno sono più redditizi in tutti i sensi.

Aggiunte estremamente importanti

Non ci sono componenti inutili nella progettazione dell'interruttore. Tutti i componenti lavorano diligentemente in nome della sicurezza generale, questi sono:

• un dispositivo di estinzione dell'arco montato su ciascun polo della macchina, di cui esistono da uno a quattro pezzi. È una camera in cui, per definizione, si estingue l'arco elettrico che si verifica quando i contatti di potenza sono costretti ad aprirsi. Piastre di acciaio ramato si trovano parallelamente nella camera, dividendo l'arco in piccole parti. La minaccia frammentata alle parti fusibili della macchina nel sistema di estinzione dell'arco si raffredda e scompare completamente. I prodotti della combustione vengono rimossi attraverso i canali di uscita dei gas. Un'aggiunta è un parascintille;
• un sistema di contatti, suddiviso in fissi, montati nell'alloggiamento, e mobili, fissati incernierati ai semiassi delle leve dei meccanismi di apertura;
• vite di taratura, con la quale viene regolato in fabbrica lo sgancio termico;
• un meccanismo con la tradizionale scritta “on/off” con una funzione corrispondente e con una maniglia destinata all'attuazione;
• terminali di connessione e altri dispositivi per la connessione e l'installazione.

Ecco come si presenta il processo di estinzione dell'arco:

Soffermiamoci ancora un po' sui contatti di potenza. La versione fissa è saldata con argento elettromeccanico, che ottimizza la resistenza all'usura elettrica dell'interruttore. Quando un produttore senza scrupoli utilizza una lega d'argento economica, il peso del prodotto diminuisce. Talvolta viene utilizzato l'ottone argentato. I "sostituti" sono più leggeri del metallo standard, motivo per cui un dispositivo di alta qualità di un marchio rispettabile pesa leggermente di più del suo analogo "della mano sinistra". È importante notare che quando si sostituisce la saldatura all'argento dei contatti fissi con leghe economiche, la durata della macchina si riduce. Resisterà a meno cicli di spegnimento e riaccensione.

Decidiamo il numero di poli

Si è già accennato che questo dispositivo di protezione può avere da 1 a 4 poli. Selezionare il numero di poli della macchina è facile come sgusciare le pere, perché tutto dipende dallo scopo d'uso:

• Un interruttore unipolare farà un ottimo lavoro nel proteggere le linee e le prese di illuminazione. Montato solo su una fase, niente zeri!;
• Un interruttore bipolare proteggerà il cavo che alimenta fornelli elettrici, lavatrici e scaldabagni. Se in casa non sono presenti potenti elettrodomestici, vengono posizionati su una linea dal pannello all'ingresso dell'appartamento;
• per le apparecchiature di cablaggio trifase è necessario un dispositivo tripolare. Questo è già su scala semi-industriale. Nella vita di tutti i giorni potrebbe esserci un'officina o una linea di pompaggio del pozzo. Un dispositivo tripolare non deve essere collegato al filo di terra. Deve essere sempre in piena prontezza al combattimento;
• Gli interruttori automatici quadripolari vengono utilizzati per proteggere il cablaggio a quattro fili dal fuoco.

Se si prevede di proteggere il cablaggio di un appartamento, stabilimento balneare o casa utilizzando interruttori automatici bipolari e unipolari, installare prima un dispositivo bipolare, quindi un dispositivo unipolare con la potenza massima, quindi in ordine decrescente. Il principio del “ranking”: dalla componente più potente a quella più debole ma sensibile.

Etichettatura: spunti di riflessione

Abbiamo capito la struttura e il principio di funzionamento delle macchine. Abbiamo scoperto cosa e perché. Cominciamo ora con coraggio ad analizzare le marcature apposte su ciascun interruttore, indipendentemente dal logo e dal paese di origine.

Il punto di riferimento principale è la denominazione

Perché Lo scopo dell'acquisto e dell'installazione di una macchina è quello di proteggere il cablaggio, quindi prima di tutto bisogna concentrarsi sulle sue caratteristiche. La corrente che scorre attraverso i fili riscalda il cavo in proporzione alla resistenza del suo nucleo che trasporta corrente. In breve, più spesso è il nucleo, maggiore è la corrente che può attraversarlo senza fondere l'isolamento.

In base al valore massimo della corrente trasportata dal cavo, viene selezionata la potenza del dispositivo di spegnimento automatico. Non è necessario calcolare nulla; i valori interdipendenti dei dispositivi di installazione elettrica e del cablaggio da parte di elettricisti premurosi sono stati a lungo riassunti nella tabella:

Le informazioni tabellari dovrebbero essere leggermente adeguate in base alle realtà nazionali. La maggior parte delle prese domestiche sono predisposte per collegare un filo con un nucleo di 2,5 mm², il che, secondo la tabella, suggerisce la possibilità di installare una macchina con una potenza di 25 A. La potenza nominale effettiva della presa stessa è di soli 16 A, il che significa che è necessario acquistare un interruttore automatico con una potenza pari a quella della presa.

Una regolazione simile dovrebbe essere effettuata se ci sono dubbi sulla qualità del cablaggio esistente. Se si sospetta che la sezione del cavo potrebbe non corrispondere alla dimensione specificata dal produttore, è meglio andare sul sicuro e prendere una macchina il cui valore nominale è inferiore di una posizione rispetto al valore della tabella. Ad esempio: secondo la tabella, una macchina da 18 A è adatta per la protezione dei cavi, ma ne prenderemo una da 16 A, perché abbiamo acquistato il filo da Vasya al mercato.

Caratteristica calibrata della valutazione del dispositivo

Questa caratteristica rappresenta i parametri operativi di un rilascio termico o del suo analogo a semiconduttore. È un coefficiente per il quale moltiplichiamo per ottenere la corrente di sovraccarico che il dispositivo può trattenere o meno per un certo periodo di tempo. Il valore della caratteristica calibrata viene stabilito durante il processo di produzione e non può essere modificato a casa. Lo selezionano dalla gamma standard.

La caratteristica calibrata indica per quanto tempo e che tipo di sovraccarico la macchina può sopportare senza scollegare la sezione del circuito dall'alimentazione. Di solito questi sono due numeri:

• il valore più basso indica che la macchina passerà corrente con parametri superiori allo standard per più di un'ora. Ad esempio: un interruttore da 25A farà passare una corrente di 33A per più di un'ora senza scollegare la sezione di cablaggio protetta;
• il valore più alto è il limite oltre il quale avverrà lo spegnimento in meno di un'ora. Il dispositivo indicato nell'esempio si spegnerà rapidamente con una corrente di 37 ampere o più.

Se il cablaggio passa in una scanalatura formata in una parete con un isolamento impressionante, il cavo praticamente non si raffredderà durante il sovraccarico e il conseguente surriscaldamento. Ciò significa che in un'ora il cablaggio può soffrire parecchio. Forse nessuno noterà immediatamente il risultato dell'eccesso, ma la durata dei fili sarà notevolmente ridotta. Pertanto, per il cablaggio nascosto cercheremo un interruttore con caratteristiche di calibrazione minime. Per la versione aperta, non devi concentrarti troppo su questo valore.

Impostazione: indicatore di risposta istantanea

Questo numero sul corpo è una caratteristica del funzionamento del rilascio elettromagnetico. Indica il valore massimo della corrente anomala, che durante ripetuti spegnimenti non influirà sulle prestazioni del dispositivo. È normalizzato in unità di corrente ed è indicato in numeri o lettere latine. Con i numeri tutto è estremamente semplice: questo è il valore nominale. Ma vale la pena scoprire il significato nascosto delle designazioni delle lettere.

Le lettere vengono stampate su macchine realizzate secondo le norme DIN. Indicano il multiplo della corrente massima che si verifica all'accensione dell'apparecchiatura. Una corrente parecchie volte superiore alle caratteristiche di funzionamento del circuito, ma che non provoca lo spegnimento e non rende inutilizzabile il dispositivo. Semplicemente, quante volte la corrente di commutazione dell'apparecchiatura può superare la potenza nominale del dispositivo e del cavo senza conseguenze pericolose.

Per gli interruttori automatici utilizzati nella vita di tutti i giorni, questi sono:

• IN– designazione di macchine in grado di reagire senza autodanneggiamento a correnti che superano il valore nominale nell'intervallo da 3 a 5 volte. Molto adatto per attrezzare vecchi edifici e aree rurali. Non vengono utilizzati spesso, quindi sono spesso un articolo personalizzato per le catene di vendita al dettaglio;
• CON– designazione di questi dispositivi di protezione, il cui intervallo di risposta va da 5 a 10 volte. L'opzione più comune, richiesta nei nuovi edifici e nelle nuove case di campagna con comunicazioni autonome;
• D- designazione degli interruttori che interrompono istantaneamente la rete quando viene fornita una corrente con una forza superiore al valore nominale da 10 a 14, a volte fino a 20 volte. Dispositivi con tali caratteristiche sono necessari solo per proteggere il cablaggio di potenti motori elettrici.

All'estero ci sono variazioni, sia in alto che in basso, ma il proprietario medio di una proprietà domestica non dovrebbe interessarsene.

Classe limite attuale e suo significato

Parliamo brevemente di questo, perché la maggior parte dei dispositivi offerti in commercio appartengono alla 3a classe di limitazione di corrente. Occasionalmente ce n'è un secondo. Questo è un indicatore della velocità del dispositivo. Più è alto, più velocemente il dispositivo risponderà a TKZ.

Le informazioni sono molte, ma senza di esse sarà difficile scegliere l'interruttore giusto e proteggere la proprietà da incendi indesiderati. Servono informazioni anche per chi ordinerà l'installazione dei dispositivi di protezione. Dopotutto, non tutti gli elettricisti che si posizionano come grandi specialisti dovrebbero essere fidati incondizionatamente.