Interruttore automatico di linea - elementi di sicurezza con tecnologia intelligente

Sia che siate al lavoro, in ufficio o anche a casa: Un interruttore di protezione salvavita è sicuramente visibile o utilizzato da tutti. Perché se l'impianto elettrico si guasta in qualche punto a causa di un cortocircuito o di un sovraccarico, è necessario intervenire su questi elementi di sicurezza. Vi mostreremo quale tecnologia intelligente è contenuta in un interruttore di protezione e a cosa serve tutto questo.

• Cos'è un interruttore automatico?

• Perché è necessario un interruttore di protezione?

• Come è strutturato un interruttore salvavita?

• Come funziona un interruttore magnetotermico?

• Quali sono i diversi interruttori automatici?

• Cos'è un interruttore di linea automatico selettivo?

• Cosa cosa indica l'attivazione di un interruttore di protezione?

• Quali differenze tra interruttore automatico di sicurezza e interruttore di protezione di terra differenziale?

• Cosa bisogna osservare quando si sostituisce un interruttore automatico?

• Domande frequenti sugli interruttori automatici

 

Cos'è un interruttore automatico?

Come suggerisce il nome, un interruttore di protezione di linea o anche un interruttore magnetotermico è un dispositivo di sicurezza che protegge in modo affidabile i dispositivi installati a valle e gli impianti elettrici da sovraccarichi.

Gli interruttori automatici sono noti anche come interruttori automatici o anche come interruttori automatici magnetotermici. .

Prima dell'introduzione dell'interruttore automatico, questo compito è stato svolto dai fusibili. In caso di sovraccarico a causa di corrente eccessiva, il filo nel fusibile si brucia e il fusibile deve essere sostituito. Questo offriva una certa protezione, ma anche degli svantaggi. Se non era disponibile un nuovo fusibile, quelli difettosi venivano talvolta rattoppati in modo piuttosto avventuroso e totalmente insicuro.

A differenza dei fusibili, un interruttore automatico può sempre essere attivato manualmente quando la causa dell'intervento è stata rimossa.

Inoltre, gli interruttori magnetotermici sono approvati anche come interruttori operativi in conformità con le norme VDE.

 

Perché è necessario un interruttore di protezione?

Per mantenere i costi accessibili per il "cablaggio elettrico" di una casa, si è deciso molto tempo fa di impostare la "tensione di esercizio" per l'installazione domestica a 230 V in tensione alternata. Questo rende possibile l'utilizzo di cavi con una sezione trasversale di soli 1,5 - 2,5 mm2.

Supponendo una corrente massima ammissibile di 16 A per un cavo di 1,5 mm2 , è possibile trasmettere potenze fino a 3680 W (16 A x 230 V). Questo è più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni e delle utenze. 

Tuttavia, l'alta tensione ha anche degli svantaggi , che devono essere ridotti al minimo con misure appropriate:

Protezione dal contatto:
In ogni caso è necessario assicurarsi che il contatto diretto con conduttori e parti sotto tensione sia evitato.

Protezione da sovraccarico:
I dispositivi di installazione alimentati a tensione di rete devono essere protetti in modo affidabile da sovraccarichi. Un piccolo esempio di calcolo dimostra questa necessità irrinunciabile:

Se la linea di corrente corrente tra una presa e la scatola dei fusibili è lunga circa 15 m, la resistenza di linea per la fase e il conduttore neutro (linea di andata e di ritorno) è circa 0,36 Ω.. Il valore calcolato si riferisce a un cavo in rame con una sezione del cavo di 1,5 mm 2 . 

Se si verifica un cortocircuito massimamente con un ipotetico 0 Ω alla presa, secondo la legge di Ohm, invece del massimo consentito 16 A, 638,89 A (I = U : R, cioè 230 V : 0,36 Ω) passerebbe attraverso le due linee di collegamento della presa .

Se si calcola la potenza in base alla formula P = U x I, la potenza sarebbe 146 944,44 watt o circa 147 kW, che vengono convertiti in calore. Senza un fusibile, che in questo caso risponde e spegne la tensione in tempo, i fili nel muro si brucerebbero in pochi secondi.

 

Come è strutturato un interruttore di protezione?

Un dispositivo automatico di sicurezza è progettato per l'installazione su guide di montaggio o guide DIN. A tale scopo, dispone delle linguette di bloccaggio necessarie (9).

I cavi di collegamento vengono inseriti attraverso le aperture dei cavi (3) e fissati con le viti di serraggio (2).

Quando la leva (1) viene portata in posizione "ON", il contatto di commutazione (6) viene chiuso. 

L'interruttore automatico viene attivato quando l'elettromagnete (7) o la striscia bimetallica (4) azionano il meccanismo di scatto (8). La camera di cancellazione delle scintille (5) protegge il contatto di commutazione dalla bruciatura.

Nota:
La leva di azionamento non è fissata meccanicamente con il meccanismo di scatto. Ciò significa che, anche se la leva di scambio viene tenuta manualmente in posizione "ON", il meccanismo di attivazione può aprire comunque il contatto di commutazione.

La struttura di base è la stessa per tutti gli interruttori automatici.

 

Come funziona un interruttore di protezione?

Il flusso di corrente attraverso l'interruttore automatico è contrassegnato con una linea rossa.

La struttura meccanica varia da produttore a produttore, ma in linea di principio la funzione è sempre la stessa.

Per comprendere correttamente la funzione, è necessario sapere come la corrente passa attraverso il disgiuntore automatico:

Il morsetto sinistro terminale (10) viene collegato alla parte mobile del contatto di commutazione (6) tramite un cavo flessibile (11).

La parte fissa del contatto di commutazione è a contatto con il collegamento sinistro dell'elettromagnete (7). Il collegamento destro della bobina dell'elettromagnete è collegato saldamente all'estremità inferiore della striscia bimetallica (4).

Sulla parte superiore mobile della striscia bimetallica, un cavo flessibile (12) conduce al morsetto di collegamento destro (13).

 

Attivazione termica in caso di sovraccarico

Se un numero crescente di utenze viene utilizzato su una presa o su un circuito, può accadere che la corrente superi lentamente ma in modo costante il valore limite del distributore automatico di sicurezza. Ciò può accadere molto rapidamente se i cavi di prolunga e le prese multiple vengono commutati in successione.

In questo caso, l'attivazione termica avviene tramite la striscia bimetallica (4). Il montante bimetallico è composto da due metalli con diversi coefficienti di espansione.

Ciò significa che più alta è la corrente che scorre sopra la striscia, più la striscia si piega in una determinata direzione.

Poiché le parti sono saldamente ancorate tra loro nella parte inferiore, la parte superiore della striscia si piega a destra. A partire da una determinata deformazione, la striscia aziona una leva di bloccaggio (14) e quindi attiva la meccanica di bloccaggio (8) del contatto di commutazione. Il circuito viene interrotto.

Per poter riattivare il dispositivo automatico di sicurezza, è necessario attendere che la striscia bimetallica si raffreddi nuovamente.

Attivazione magnetica in caso di cortocircuito

In caso di cortocircuito massiccio, l'attivazione della striscia bimetallica sarebbe troppo lenta. Per questo motivo, in un dispositivo di sicurezza è installato un elettromagnete (7).

Questo è dimensionata in modo che correnti fino a 16 A non siano sufficienti per attivare l'elettromagnete. Solo con un'elevata corrente di cortocircuito, il campo magnetico della bobina è così forte che il nucleo della bobina (15) viene serrato. La leva di bloccaggio viene azionata tramite un commutatore (16), che è a diretto contatto con un perno (17) della leva di bloccaggio (14), e il meccanismo di bloccaggio (8) viene attivato. L'apertura rapida del contatto di commutazione è ulteriormente supportata da una parte in plastica (18). Non appena il nucleo della bobina viene serrato, la parte in plastica preme contro la parte mobile del contatto di commutazione e la spinge.

Poiché durante la commutazione di correnti di guasto elevate si verifica molto spesso un arco sul contatto di commutazione, in parallelo è montata una camera di cancellazione (5). Questa camera è composta da più piastre metalliche che assorbono l'arco, raffreddano e si spengono al successivo passaggio zero. In questo modo il contatto di commutazione viene protetto efficacemente da eventuali bruciature e scintille.

Se la causa dell'errore è stata eliminata, l'interruttore magnetotermico può essere riattivato immediatamente.

 

Quali sono i diversi interruttori automatici?

Gli interruttori automatici sono utilizzati in scatole fusibili e sottodistribuzioni e sono progettati per il montaggio su guide DIN. A seconda del fabbisogno di corrente dell'impianto o dell'installazione a valle, sono disponibili interruttori automatici di sicurezza con le più diverse correnti nominali. I valori possono essere inferiori a 1 A, ma anche fino a 100 A. Per l'installazione domestica vengono generalmente utilizzati dispositivi automatici di sicurezza con una corrente nominale di 10 - 16 A. La capacità di interruzione deve essere almeno 6000 A .

Le diverse caratteristiche di attivazione sono descritte di seguito in modo ancora più dettagliato.

Un'altra caratteristica distintiva è il numero di linee commutabili. La maggior parte degli interruttori automatici sono a 1 polo e interrompono la linea di alimentazione (fase) nel rispettivo circuito. Per la stufa elettrica o per grandi motori elettrici che funzionano su tre fasi, sono disponibili interruttori di sicurezza automatici a 3 poli. Con questi interruttori, tutti e tre i cavi di alimentazione vengono sempre separati, anche se solo su una linea è presente un guasto.

Vengono offerti anche dispositivi automatici di sicurezza a 2 poli, che, oltre alla fase, disattiveranno anche il conduttore neutro. Questi interruttori LS sono disponibili anche come interruttori combinati, che fungono allo stesso tempo anche da interruttori di protezione contro la corrente di guasto (differenziali).

 

Cos'è un interruttore automatico selettivo?

Per selettività si intende che in caso di guasto si attiva solo il dispositivo di protezione da sovracorrente, che si trova immediatamente davanti alla fonte di errore o guasto.

In questo modo si ottiene che solo il circuito difettoso viene scollegato dalla rete elettrica. I circuiti di corrente intatti rimangono collegati alla rete di alimentazione.

In pratica si ottiene questo risultato, grazie agli interruttori automatici di linea selettivi con attivazione ritardata. Poiché l'interruttore di protezione a valle scatta immediatamente, si ottiene un'interruzione selettiva della tensione solo nel circuito difettoso.

 

Cosa si intende per caratteristica di attivazione di un interruttore di protezione?

Gli interruttori di sicurezza automatici sono disponibili per diverse intensità di corrente e caratteristiche di attivazione. L'intensità di corrente dipende dalla sezione delle linee elettriche o dall'assorbimento di corrente dell'impianto elettrico.

Con la caratteristica di attivazione si indica il comportamento di un interruttore di protezione., normalizzata secondo la loro caratteristica di intervento (tempo-corrente) in "curve". Un innesco precoce e veloce desiderabile in servizi edilizi può causare molto rapidamente problemi in officine, sala macchine o laboratoricon impianti collegati. Poiché i grandi motori elettrici hanno un fabbisogno di corrente molto elevato nella coppia di accensione, che è molto più elevato rispetto all'assorbimento di corrente in funzionamento continuo. Naturalmente, sarebbe un ostacolo se l'interruttore automatico si attivasse ogni volta all'accensione.

Negli edifici residenziali e in ufficio vengono utilizzati gli interruttori magnetotermici con caratteristicha B. Gli interruttori magnetotermici con caratteristicha C sono utilizzati per le utenze con alta potenza come ad es. macchine utensili, motori, sistemi d ventilazione industriali o gruppi di lampade. Per i dispositivi con carico capacitivo o induttivo molto elevato, come ad esempio condensatori, alimentatori a commutazione, trasformatori o elettromagneti, gli interruttori automatici sono utilizzati con caratteristiche di intervento D.

Nel diagramma allegato sono illustrate in modo più dettagliato le caratteristiche delle diverse caratteristiche di attivazione. L'area superiore (1) corrisponde all'attivazione termica e l'area inferiore (2) mostra l'attivazione magnetica.

Altri tipi di caratteristiche sono:
"E" per interruttore di protezione selettivo "
Z" "esatto" per protezione dei semiconduttori e, in caso di elevata impedenza netta
"K" per sensibile sovraccarico

Panoramica delle correnti di scatto

Interruttore magnetotermico	Corrente di sovraccarico con attivazione termica*	Corrente di sovraccarico con attivazione magnetica*
Caratteristica B	1,13 – 1,45	3 - 5
Caratteristica C	1,13 – 1,45	5 - 10
Caratteristiche D	1,13 – 1,45	10 - 20
Caratteristica E	1,05 - 1,20	5 - 6,25
Caratteristica Z	1,05 - 1,20	2 - 3
Caratteristica K.	1,05 - 1,20	8 - 14

* (più volte la corrente nominale)

 

Quali sono le differenze tra interruttore automatico di sicurezza e interruttore di protezione differenziale?

Un dispositivo automatico di sicurezza controlla solo la corrente sulla linea e separa il circuito quando i valori limite vengono superati. Se la corrente che scorre sulla fase scorre anche sul conduttore di neutro o, in caso di guasto, viene scaricata a terra (conduttore di protezione PE) non può essere rilevata da un interruttore automatico unipolare o tripolare.

Un interruttore differenziale (FI) monitora invece il circuito. La corrente che scorre attraverso la fase deve tornare anche attraverso il conduttore zero neutro.

Se in caso di guasto con una trapano viene violata una linea sotto tensione, una corrente più o meno elevata scorre attraverso la punta, l'alloggiamento della trapano e il conduttore di protezione della trapano verso terra.

In questo caso, l'interruttore FI salvavita differenziale riconosce che nel circuito fluisce più corrente che nel conduttore zero. Se il valore limite impostato nell'interruttore di corrente di guasto differenziale viene superato, il circuito difettoso viene immediatamente scollegato dalla tensione di rete. 

 

Cosa bisogna osservare quando si sostituisce un interruttore automatico?

La sostituzione di un dispositivo di sicurezza difettoso rappresenta un massiccio intervento nell'installazione elettrica e può essere effettuata solo da professionisti con le competenze necessarie. Inoltre, le norme di sicurezza pertinenti, come:

Scollegamento della rete
- Assicurarsi contro il ricollegamento
- Verificare l'assenza di tensione
- Messa a terra e cortocircuito
- Coprire o isolare le parti adiacenti e sotto tensione

Chi non dispone delle competenze necessarie dovrebbe in ogni caso affidarsi ad un esperto o chiedere aiuto.

Importante! 
Un dispositivo automatico di sicurezza è sempre dotato di un'etichetta che indica, tra l'altro, la corrente nominale e la caratteristica di attivazione, ad es. 16 B. Di conseguenza, solo un interruttore magnetotermico automatico di categoria 16 B deve essere utilizzato come ricambio.

 

Domande frequenti sugli interruttori automatici

Perché l'interruttore automatico interviene di tanto in tanto quando accendo il mio sistema informatico?

Spesso vengono collegati a una multipresa presa commutabile il PC, due monitor, la stampante, dischi rigidi esterni, sistema audio e ad altri componenti. Questo ha il grande vantaggio che tutti i dispositivi possono essere messi in funzione con un clic dell'interruttore. Tuttavia, la corrente di coppia alla accensione può essere elevata, in modo che l'interruttore interpreta e attiva il come un errore.

Cosa si deve fare se l'interruttore magnetotermico LS è scattato?

Secondo l'esperienza, un interruttore automatico si attiva ogni volta che una utenza difettosa è collegata a una presa di corrente o un dispositivo difettoso è stato acceso. In questo caso, l'ultimo dispositivo collegato deve essere scollegato o spento dalla presa di corrente. A questo punto, l'interruttore di sicurezza può essere riacceso. Se durante la nuova messa in funzione di un dispositivo l'interruttore automatico si attiva, si identifica l'utenza guasta attivando selettivamente un consumatore alla volta.
Se l'interruttore si è attivato in modo apparentemente privo di fondamento, è necessario verificare quali utenze non sono più alimentate. Successivamente è possibile scollegarle dalla rete o spegnerle e controllare se l'interruttore se si ferma o si riattiva.

Come si può controllare un interruttore automatico?

Se un interruttore magnetotermico funziona correttamente e si attiva in modo affidabile anche al raggiungimento dei valori limite, questo può essere verificato solo con strumenti di misura speciali. Solo la funzione meccanica può essere testata senza grandi sforzi. In assenza di tensione, un interruttore automatico può essere sempre acceso. Se necessario, è possibile misurare la resistenza di transizione tra i due morsetti di collegamento.