Un interruttore di circuito è un interruttore elettrico ad azionamento automatico progettato per consentire il flusso di corrente elettrica e per proteggere un circuito elettrico da danni causati da una corrente eccessiva da sovraccarico, cortocircuito o dispersione verso terra (interruttore differenziale). È in grado di interrompere una corrente di sovraccarico o una corrente di cortocircuito in un'installazione. A seconda del suo design, può monitorare uno o più parametri di una linea elettrica.
La sua caratteristica principale rispetto al fusibile è quella di poter essere riarmato manualmente (è progettato per non subire alcun danno durante il suo funzionamento).
Questo tipo di interruttore interviene quando una corrente eccessiva attraversa una striscia bimetallica , creando un riscaldamento per effetto Joule e provocandone la deformazione. Questa striscia bimetallica attiva meccanicamente un contatto che apre il circuito elettrico protetto. Questo sistema elettromeccanico è abbastanza semplice e robusto ma non è molto preciso e il suo tempo di reazione è relativamente lento. Consente quindi di evitare di mettere il circuito in sovracorrente prolungata. La funzione principale della protezione termica è quella di proteggere i conduttori da un surriscaldamento che può generare il rischio di incendi, a causa di sovraccarichi prolungati dell'impianto elettrico.
Svolge la stessa funzione di un fusibile , che deve essere sostituito dopo aver spento l'alimentazione.
La forte variazione di intensità passa attraverso le spire di una bobina (riferimento 7 sulla fotografia " sezione di un interruttore "). Produce, secondo le regole dell'elettromagnetismo, una forte variazione del campo magnetico. Il campo così creato innesca lo spostamento di un nucleo di ferro dolce che aprirà meccanicamente il circuito e proteggerà così la sorgente e parte dell'impianto elettrico, in particolare i conduttori elettrici tra la sorgente e il cortocircuito.
L'interruzione è "istantanea" nel caso di una bobina veloce oppure "controllata" da un fluido nella bobina che consente un intervento ritardato. Generalmente è associato a un interruttore di altissima qualità che consente migliaia di operazioni.
Questa è la funzione svolta da un fusibile aM (supporto motore ). Per avviarsi, un motore richiede, per alcuni istanti, una breve sovracorrente fino a dieci volte la sua normale intensità di funzionamento. Questa normale sovracorrente non deve, tuttavia, attivare il dispositivo di protezione. Pertanto, i fusibili di tipo aM sono progettati per essere in grado di assorbire per un breve periodo un picco di corrente maggiore del valore di protezione. In caso di sovracorrente invece (di valore inferiore ma maggiore): il dispositivo interromperà logicamente l'alimentazione.
La funzione principale della protezione magnetica è proteggere l'apparecchiatura dai guasti (sovraccarico dell'apparecchiatura, cortocircuito, guasto, ecc.). Viene scelto dall'ingegnere che ha cura di proteggere la sua attrezzatura con grande precisione.
Curva di viaggioIl circuito elettrico deve essere calcolato in modo che la minima corrente di cortocircuito provochi l'arresto magnetico della macchina. Questo è importante per fissare cavi lunghi con una piccola sezione trasversale (mm²). Se la corrente di cortocircuito è troppo bassa, è necessario prendere una soglia magnetica inferiore o un cavo di sezione maggiore (mm²).
Un interruttore di circuito può includere o meno il rilevamento termico; esistono quindi due tipologie principali di interruttori automatici:
Le due tecniche sopra descritte vengono combinate per monitorare diversi parametri:
Questi modelli sono destinati a sostituire i fusibili (utilizzati soprattutto in ambito domestico), offrendo il vantaggio di essere ripristinabili (una leva per azionare, nessuna cartuccia da sostituire) e combinando nella stessa scatola rilevamento termico contro sovraccarichi prolungati e magnetico contro rapidi aumenti di corrente .
L'interruttore differenziale oltre al suo potere di interruzione contro cortocircuiti e sovraccarichi, garantisce il rilevamento di una differenza di intensità di corrente tra la fase e il neutro, se esiste un guasto di isolamento (corrente di dispersione a terra), questo guasto è anche chiamato corrente residua .
DescrizioneIl principio di un dispositivo a corrente residua (RCD) è confrontare le correnti sui diversi conduttori che lo attraversano. Ad esempio, in monofase, confronta la corrente circolante nel conduttore di fase e quella del conduttore neutro. È un dispositivo di protezione personale che limita il rischio di folgorazione rilevando dispersioni di corrente a terra dell'impianto elettrico.
Il dispositivo differenziale si basa sul seguente principio: in una normale installazione, la corrente elettrica che arriva da un conduttore deve uscire da un altro. In un'installazione monofase, se la corrente nel conduttore di fase all'inizio di un circuito elettrico è diversa da quella del conduttore neutro , c'è una perdita . La differenza di intensità di corrente a cui reagisce un interruttore è chiamata "sensibilità differenziale dell'interruttore" (necessariamente 30 mA sui circuiti terminali domestici secondo lo standard elettrico francese ), indicata con I Δn ("i delta n") .
Il suo funzionamento è semplice: ogni conduttore attraversa un circuito magnetico (generalmente torico ), formando così campi elettromagnetici identici ed opposti che si annullano a vicenda. In caso di differenza, da cui il nome di differenziale , il campo elettromagnetico risultante attiva un dispositivo che interrompe rapidamente la corrente.
ClassiEsistono diverse classi (o tipi) di dispositivi differenziali:
Nel linguaggio quotidiano, ed in particolare quando si parla di equipaggiamento di un quadro elettrico, gli interruttori differenziali vengono chiamati semplicemente “differenziali”, mentre il termine “interruttore” è riservato agli interruttori elettromagnetici. Ciò si traduce quindi in una possibile confusione tra l'interruttore differenziale e l'interruttore differenziale. L'interruttore differenziale svolge la funzione sopra descritta, ma non ha il rilevamento della sovracorrente (non protegge quindi dai sovraccarichi) ed è quindi meno costoso.
In un quadro di distribuzione, al fine di minimizzare i costi, è possibile realizzare la protezione differenziale di un gruppo di circuiti da un interruttore differenziale piuttosto che da un interruttore differenziale, a condizione che la protezione da sovracorrente sia fornita a valle, ad esempio da fusibili o interruttori automatici. posto su ogni alimentatore. La corrente nominale massima dell'interruttore differenziale sarà sempre scelta almeno uguale alla portata del fusibile o dell'interruttore che alimenta (protezione a monte).
È necessario distinguere gli interruttori con intervento elettronico, presentati in questo paragrafo, dagli interruttori elettronici che interrompono la corrente di cortocircuito utilizzando componenti elettronici potenti e veloci, ma non sono in grado di garantire l'isolamento (separazione fisica dei circuiti ).
Uno sganciatore elettronico può svolgere le funzioni di sganciatore termico e / o magnetico, ovvero può rilevare, a seconda dei casi, correnti di sovraccarico o correnti di cortocircuito che provocano l'apertura dei contatti.
È sempre costituito da un dispositivo di misurazione della corrente (shunt, o più spesso trasformatore di corrente in ferro o aria), un dispositivo di elaborazione della misurazione elettronica (confronto della corrente misurata con un valore definito) e un dispositivo di attivazione (un elettromagnete che rilascia il meccanismo di apertura ).
Il vantaggio di uno sganciatore elettronico è che può avere un ampio campo di regolazione (del livello di intervento, del ritardo di intervento), eventualmente includendo sofisticati algoritmi di rilevamento della corrente di guasto, ad esempio tenendo conto dei conteggi della derivata della corrente, da permettono la trasmissione dello stato dell'interruttore, della misura di corrente, ecc. verso un sistema di monitoraggio automatico della rete.
Il suo svantaggio è che richiede un alimentatore prendendo l'energia necessaria:
Un interruttore, infatti, deve poter intervenire non appena si manifesta un cortocircuito, compreso quello derivante dalla sua stessa chiusura.
È anche costoso, il che lo riserva per dispositivi potenti o di fascia alta.
Il meccanismo di sgancio utilizzato nel caso di un interruttore magnetotermico o idro-magnetico è duplice. Da un lato, la parte magnetica già spiegata sopra e, dall'altro, il dispositivo idraulico.
Questo sostituisce la parte "termica". Sarà quindi possibile rilevare sovracorrenti leggere ma di lunga durata.
I suoi vantaggi sono i seguenti:
Il suo principale svantaggio resta il prezzo rispetto alla tecnologia termica.
Una volta rilevato il guasto, l'interruttore deve essere in grado di aprire il contatto per interrompere la corrente. Durante questa fase si crea un arco elettrico tra i contatti (3).
La forma dei contatti è progettata in modo tale che la corrente che circola all'interno "spinga" l' arco elettrico verso la camera di interruzione (8), grazie alla forza di Laplace .
La camera di interruzione è costituita da una pila di lamelle conduttive, che taglieranno l'arco elettrico in più archi, al fine di aumentare la tensione dell'arco.
Infatti, con V e V / mm.
Se la camera di lunghezza totale L ha N lame di spessore d, la tensione dell'arco è allora
Ad esempio: con N = 20, L = 8 cm, e = 0,2 cm, V, V / mm.
Abbiamo ; V.
Senza doghe, V.
Quando la tensione dell'arco supera la tensione di rete, la corrente dell'arco diminuisce fino a quando non viene annullata. Il contatto è quindi aperto.
L'interruzione di un circuito sotto carico implica la formazione sistematica di un arco elettrico tra i contatti. La corrente scorre attraverso l'arco, che ritarda la rottura, ma che genera tra i contatti una tensione , chiamata tensione d'arco, che si oppone alla tensione della rete che l'ha creata. La corrente diminuisce fino taglio appena la tensione d'arco è maggiore di quella della rete come risultato dell'equazione del circuito: .
Alcuni interruttori sono dotati di sistemi meccanici , elettrici o elettronici , regolabili in durata, intensità o sensibilità, che consentono di vietare il funzionamento di una delle 3 funzioni sopra (termica, magnetica, differenziale) per un certo periodo di tempo. . Questo ritardo di intervento consente di autorizzare alcuni fenomeni transitori trascurabili dal punto di vista della protezione di persone, circuiti e apparecchiature, ma che altrimenti potrebbero innescare l'apertura della protezione (eccitazione di trasformatori o di un taglio di alimentazione. per esempio). Inoltre possono essere regolati in modo da lasciare la possibilità ad un'altra protezione posta a valle di svolgere il proprio ruolo, consentendo così la selettività delle protezioni.
Il potere di interruzione di un interruttore corrisponde alla sua capacità di interrompere una corrente di cortocircuito (“tagliare un circuito”) senza deteriorarsi e senza mettere in pericolo chi la circonda. È caratterizzato dalla massima intensità di corrente (detta "corrente presunta") che fluirebbe se nessun interruttore la interrompesse. Le norme IEC 60947-2 (o NF-EN 60947-2 ) per gli interruttori di potenza di bassa tensione e IEC 60898 (o NF EN 60898) per gli interruttori di circuito per uso domestico, specificano queste caratteristiche.
Quando si interrompe un circuito sotto carico, si forma un arco elettrico che ritarda la rottura. Una forte corrente sottopone tutti i conduttori a violente forze elettrodinamiche, che a seconda dell'architettura del dispositivo possono o non possono aiutarlo ad aprirsi rapidamente, inoltre aiutano l'arco elettrico ad allungarsi e raggiungere una zona dell'interruttore, chiamata il camera di spegnimento, dove la sua energia sarà ben assorbita.
Maggiore è la corrente, più potente è l'arco (corrente prodotta dalla tensione dell'arco), più l'energia accumulata può essere distruttiva. Se la scomparsa dell'arco non è assicurata in un tempo sufficientemente breve, l'alloggiamento del dispositivo potrebbe non resistere più alla pressione dei gas riscaldati, la fusione dei contatti potrebbe impedire il ripristino del dispositivo. L'interruttore non sarebbe quindi più in grado di svolgere la sua funzione.
Un interruttore deve quindi essere dimensionato per poter sopportare la corrente di cortocircuito potenzialmente presente nel suo punto di inserzione in un circuito, sotto la tensione potenzialmente presente in questo stesso punto di inserzione.
L'intensità e la tensione di questa corrente dipendono da diversi fattori:
In caso contrario, deve essere esso stesso protetto da un fusibile o da un altro interruttore di circuito con capacità di interruzione sufficiente.
Secondo la definizione della CEI , il potere di chiusura è un valore della corrente presunta stabilita che un interruttore è in grado di stabilire sotto una data tensione e nelle condizioni di utilizzo e comportamento prescritte. Corrisponde al valore massimo della corrente al di sotto della quale l'interruttore può essere manovrato sotto carico senza degrado.
Secondo le regole di installazione (in Francia, secondo il capitolo 437.2 della norma NF C 15-100 ), l'interruttore deve garantire la separazione fisica dei circuiti, durante l'intervento o il lavoro sul circuito interessato, ovvero, In altre parole, hanno una capacità di isolamento : questa capacità è la garanzia che il dispositivo non permetterà il passaggio di correnti residue pericolose se indica una posizione aperta da una spia luminosa o dalla posizione della maniglia, cioè da un massimo di 0,5 mA a 6 mA a seconda dei casi, quando la tensione di rete viene applicata tra i suoi terminali. Gli standard IEC 60947-2 e IEC 60898 sopra menzionati specificano le condizioni per questa capacità.
Un dispositivo di blocco ( lucchetto ed etichetta di blocco) consente poi di bloccare i contatti in posizione di aperto per ottemperare alle norme in materia di autorizzazione elettrica ( UTE C 18-510 , 520, 540), questo viene chiamato "blocco".
La condanna riguarda la seconda fase del processo di consegna , la prima è la separazione.