Calcolo di una macchina automatica per alimentazione a 380 V: caratteristiche, principio di funzionamento e selezione di un interruttore trifase

I moderni sistemi di protezione dei cablaggi elettrici dalla bruciatura e dall'accensione prevedono l'uso di interruttori automatici e sono suddivisi in base al tipo di rete in monofase e trifase. Nel settore privato, nella maggior parte dei casi, vengono utilizzati dispositivi del secondo tipo, quindi quello corretto diventa rilevante. calcolo di una macchina automatica per l'alimentazione a 380 volt, garantendo l'affidabilità e la durata dell'uso dell'elettricità reti.

Scopo e lavoro

Il primo dispositivo automatico progettato per proteggere un circuito elettrico dalle sovracorrenti fu inventato da uno scienziato americano che studiava l'elettromagnetismo, Charles Grafton Page, nel 1836. Ma solo 40 anni dopo, un progetto simile è stato descritto da Edison. Il tipo moderno di dispositivi di protezione è stato brevettato nel 1924. Corporation Brown, Boveri & Cie dalla Svizzera.

L'innovazione del design è diventata la riutilizzabilità grazie alla possibilità di accendere il modulo quando viene attivato premendo un pulsante. I vantaggi rispetto ai fusibili erano innegabili, mentre la precisione della macchina era decisamente migliore. Quando si utilizza il dispositivo in una rete a 380 volt, tutte le fasi vengono disconnesse contemporaneamente. Questo approccio evita distorsioni dei livelli di segnale e sovratensione.

Lo scopo diretto di un interruttore trifase è quello di scollegare la linea quando si verifica un cortocircuito in essa o quando il consumo di energia viene superato dai dispositivi. I moduli di protezione appartengono al gruppo delle apparecchiature di commutazione e grazie al loro design semplice, praticità uso e affidabilità, sono ampiamente utilizzati sia nell'energia domestica che industriale reti. Di solito, il dispositivo assume il controllo manuale., ma alcuni modelli sono dotati di azionamento a motore elettromagnetico o elettrico, che consente di controllarli a distanza.

Alcuni utenti presumono erroneamente che la macchina protegga i dispositivi ad essa collegati, ma in realtà non è così. Non reagisce in alcun modo ai tipi e ai tipi di dispositivi ad esso collegati e l'unico motivo per il suo funzionamento è il sovraccarico e la comparsa di una sovracorrente. Allo stesso tempo, se la macchina non scollega la linea, il cablaggio elettrico inizierà a surriscaldarsi, il che lo danneggerà o addirittura si accenderà.

La scelta di un modulo di protezione automatica è associata alla capacità della linea elettrica di sopportare una corrente di una certa entità, che è direttamente correlata al materiale del cavo e alla sua sezione. In altre parole, quando si sceglie un modulo, il parametro principale è la potenza o la corrente massima, che porta al funzionamento della macchina.

Progettazione del modulo di protezione

Nonostante l'ampia gamma di prodotti offerti da diversi produttori, i design degli interruttori sono simili tra loro. Il corpo del dispositivo è costituito da un dielettrico, resistente alle temperature e non supporta la combustione. Sul pannello frontale è presente una leva di comando manuale, oltre alle principali caratteristiche tecniche.

Strutturalmente, il corpo è costituito da due metà, imbullonate insieme. Al centro ci sono i seguenti elementi:

1. Terminali di connessione - progettati per fornire una connessione affidabile alle linee elettriche in entrata e in uscita.
2. Uscita di potenza mobile e fissa: questi contatti vengono utilizzati per chiudere o aprire il circuito di carico con quello di potenza.
3. Camera di estinzione delle scintille: quando i contatti vengono aperti improvvisamente, si forma tra di loro un arco di potenza sufficientemente elevata, che può causare danni agli elementi del modulo. Pertanto, per estinguerlo, viene utilizzata una camera speciale, costituita da piastre verticali installate a scacchiera. La scintilla, passando attraverso di loro, perde il suo potere, e poi si spegne completamente.
4. Rilascio termico ed elettromagnetico: è la loro reazione alle variazioni dei parametri della linea elettrica che porta al funzionamento del dispositivo di protezione.
5. Interruttore a leva: viene utilizzata una leva manuale e l'armamento chiude le linee di ingresso e di uscita.
6. Vite di regolazione: imposta la soglia per il modulo. Configurabile in fabbrica.
7. Canale per l'uscita dei gas: quando si spegne la scintilla, l'energia termica viene convertita in gas, che viene rimossa dal dispositivo attraverso un labirinto appositamente progettato.

Sono i design degli sganciatori che assicurano l'intervento quasi istantaneo dell'interruttore. Un contatto elettromeccanico reagisce al verificarsi di una corrente nel circuito protetto, i cui parametri superano il valore nominale. Il design del rilascio include un induttore con un nucleo, la cui posizione è fissata da una molla ed è già collegato a un contatto di potenza mobile. Gli avvolgimenti del solenoide sono collegati in serie al carico. Il rilascio termico è una striscia compressa di due metalli con diversa conducibilità termica (piastra bimetallica).

Principio operativo

Dopo aver collegato le linee elettriche di potenza e carico alla macchina trifase, si accende spostando la leva nella posizione superiore. Di conseguenza, la leva si impegna attraverso il chiavistello con il contatto di chiusura. La connessione formata è assicurata dallo spostamento del gruppo di contatti mobile rispetto al loro supporto.

In una situazione normale, la corrente passa attraverso il contatto di potenza e il contatto mobile. Quindi va alla piastra bimetallica e all'avvolgimento del solenoide, e da essa arriva già al terminale e al carico collegato alla macchina.

Se una corrente inizia a fluire attraverso l'interruttore con un valore superiore al valore consentito, la piastra bimetallica inizia a riscaldarsi. A causa della diversa dilatazione termica dei metalli, si piega, eventualmente rompendo il contatto. La forza della corrente alla quale si interrompe la connessione dipende dallo spessore della piastra. Lo sganciatore termomagnetico è caratterizzato da un funzionamento lento, sebbene possa rilevare anche piccole variazioni del valore di corrente. La sua regolazione viene effettuata in fabbrica modificando la distanza tra la piastra e il contatto mobile. Per questo, viene utilizzata una vite di regolazione.

Ma per una corrente che aumenta istantaneamente il suo valore, la velocità di reazione della piastra bimetallica sarà estremamente bassa, quindi con essa viene utilizzato anche un solenoide. Nello stato normale, il nucleo viene spinto fuori dalla molla e chiude il contatto della macchina. Con un valore anomalo del segnale nelle spire della bobina, il campo magnetico aumenta rapidamente, i cui flussi tirano il nucleo verso l'interno, superando l'azione della molla, e questo porta a un'interruzione del circuito.

Lo sganciatore elettromagnetico interviene in una frazione di secondo, mentre non reagisce a correnti di poco superiori a quelle nominali. Contemporaneamente alla disconnessione dell'intera linea trifase, si abbassa anche la leva, che deve essere nuovamente spostata nella posizione superiore per collegare il carico alla rete.

Caratteristiche del dispositivo

La corretta selezione di una macchina trifase non sta solo nel determinare le condizioni per il suo funzionamento, ma anche in termini di potenza e tipo di carico che sarà collegato ad essa. La potenza del modulo selezionata in modo errato porta a un deterioramento della protezione del cavo elettrico, mentre un tale dispositivo stesso può diventare una fonte di emergenza.

Tuttavia, non importa quanto sia importante scegliere la giusta potenza, i dispositivi automatici sono caratterizzati anche da altri parametri tecnici che influiscono sul loro funzionamento. I principali includono:

• tensione operativa - determina il valore al quale l'interruttore funziona senza degradarne i parametri (di solito è consentita una caduta nell'intervallo del 15%);
• corrente nominale - un parametro direttamente correlato alla potenza, indica il valore limite della corrente a cui viene attivato il modulo di protezione;
• consumo energetico: i dispositivi automatici sono dispositivi a basso consumo energetico;
• durata - indica il numero di cicli di accensione e spegnimento garantiti della macchina;
• temperatura di esercizio minima e massima - l'intervallo in cui i parametri tecnici del modulo di protezione non cambiano;
• potere di interruzione nominale - il valore di carico più alto al quale l'interruttore può interrompere la linea mantenendo la sua operatività;
• tempo di risposta - determina l'intervallo durante il quale il carico viene disconnesso dalla linea elettrica;
• caratteristica tempo-corrente - suddivisa in classi, ognuna delle quali corrisponde alla corrente di intervento istantanea (ad esempio, il tipo C viene utilizzato per una corrente che supera il valore nominale 5-10 volte).

Oltre ai parametri tecnici, i dispositivi automatici sono caratterizzati anche da indicatori di qualità. I più comuni includono il tipo di azionamento, il metodo di collegamento dei conduttori esterni, il design di interruzione e altri.

Selezione della potenza

Esistono due modi per determinare la potenza richiesta per un interruttore trifase. Allo stesso tempo, l'uno completa l'altro e non lo esclude. Il primo metodo è associato alla ricerca del valore totale dell'energia e del carico consumati e il secondo alla sezione trasversale del cablaggio.

Sulla base della definizione che la macchina non protegge l'apparecchiatura, ma il cablaggio, è necessario selezionare la potenza, concentrandosi sui parametri di quest'ultimo. Questo è vero, ma solo fino a quando non viene pianificato l'aggiornamento della rete. Ad esempio, il cablaggio esistente in una casa è di 1,5 metri quadrati. Secondo le specifiche tecniche, il cablaggio in rame di questo diametro sarà in grado di sopportare una corrente a lungo termine non superiore a 10 ampere. Di conseguenza, il consumo energetico massimo simultaneo da parte dei dispositivi collegati all'uscita della macchina non deve superare i 3,8 kW. Questo valore si ottiene da una semplice formula per trovare la potenza - P = U * I, dove:

• P è il consumo energetico massimo consentito, W;
• U - tensione di una rete trifase, 380 volt;
• I è la corrente massima sopportata dal cablaggio, A.

Il numero risultante indica che il carico totale collegato alla linea contemporaneamente non deve superare questo valore, ad es. quando accendi una caldaia da 2 kW, non accadrà nulla di terribile. Ma se a questa linea è collegato un forno elettrico da 3 kW, il cablaggio non resisterà e si accenderà, quindi, per per prevenire un incidente è necessario installare una macchina automatica per 10 A, che consente di caricare la linea solo fino a 2,2 chilowatt.

Il vantaggio di utilizzare una macchina trifase è che ad essa possono essere collegate tre linee contemporaneamente, mentre il valore della corrente nominale sarà determinato sommando le potenze di tutte le fasi. Pertanto, per una macchina da 380 volt, sarà 6,6 kW e, nel caso di collegamento di un carico del tipo "triangolo", 11,4 kW. Cioè, per l'esempio riportato, se non è possibile separare la linea a diverse uscite di fase del dispositivo di protezione, sarà necessario acquistare un 6 A.

Se si prevede di aggiornare il cablaggio o di utilizzare un cavo spesso, il calcolo può essere effettuato in base al consumo energetico del carico. Ad esempio, se il carico di ciascuna fase non supera i 4 kW, la corrente nominale viene calcolata come somma delle potenze più 15-20% dello stock (I = 4 * 3 = 12 A + stock = 14 A), quindi il dispositivo più adatto in questo caso sarebbe una macchina per 16 UN.

Sfumature durante il calcolo

Per semplificare la determinazione del potere, è consuetudine utilizzare non una percentuale come margine, ma la moltiplicazione per un fattore. Questo numero aggiuntivo è considerato uguale a 1,52.

In pratica, però, raramente è possibile caricare tutte e tre le fasi allo stesso modo, quindi, quando una delle linee consuma molta energia, il calcolo del rating dell'interruttore viene eseguito in base alla potenza questa fase. In questo caso, viene preso in considerazione il valore più grande dell'energia consumata e moltiplicato per un fattore di 4,55, quindi sarà possibile fare a meno dell'uso delle tabelle.

Pertanto, quando si calcola la potenza, vengono presi in considerazione prima di tutto i parametri del cablaggio elettrico e quindi l'energia consumata dalla macchina automatica protetta delle apparecchiature elettriche. Qui viene presa in considerazione l'osservazione corretta dalle regole per l'installazione di impianti elettrici (PUE), indicando che l'interruttore installato deve proteggere i più deboli sezione della catena.