Interruttore automatico: necessità e definizione
L'elettricità che arriva a casa nostra o in qualsiasi altro luogo dalle reti di distribuzione elettrica forma un grande circuito con le linee che si collegano alla centrale elettrica che formano un'estremità chiamata filo caldo e le linee che si collegano a terra formano un'altra estremità. La carica elettrica fluisce tra queste due linee e il potenziale si sviluppa tra di loro. Il collegamento dei carichi (elettrodomestici) che oppongono resistenza a questo flusso di carica completa il circuito completo e l'intero impianto elettrico all'interno dell'abitazione funziona senza intoppi fintanto che gli apparecchi hanno una resistenza sufficiente e non provocano sovracorrenti. Un cortocircuito o una carica eccessiva che fluisce attraverso il circuito o il collegamento improvviso del filo dell'estremità calda al filo di terra riscaldano i fili, provocando un incendio. Per evitare tali situazioni viene utilizzata la protezione del circuito che interrompe semplicemente il circuito rimanente in tali condizioni.
In generale, ci sono due modi per risolvere questo problema di cui sopra:
Fusibile . : È costituito da un filo sottile racchiuso all'interno di un involucro. In caso di corrente eccessiva, il filo del fusibile semplicemente brucia o si disintegra provocando la rottura del circuito. Tuttavia, non sono affidabili e il filo del fusibile deve essere cambiato manualmente una volta bruciato. Quindi per lo più non sono preferiti.
Interruttori : Un altro modo di protezione del circuito è garantire che il flusso di corrente venga interrotto o che l'alimentazione di tensione sia interrotta alla linea, in caso di sovracorrente. Ciò avviene mediante l'azionamento automatico dell'interruttore che interviene al rilevamento di sovracorrente o qualsiasi guasto, isolando così la linea di guasto dall'intero circuito e può essere riacceso per ripristinare il funzionamento. È più vantaggioso in quanto consente una rapida identificazione della zona di guasto e un rapido ripristino. È anche elettricamente sicuro rispetto a un fusibile.
Fusibile elettronico
Prima di entrare nei dettagli dell'interruttore del circuito elettronico, diamo un'occhiata a un fusibile elettronico.
La tensione nominale di un relè dovrebbe essere uguale alla tensione applicata e dovrebbe essere usato il condensatore di 100uF e la corrente che passa attraverso il circuito può essere regolata usando un potenziometro da 100K. Se viene utilizzato un fusibile, il valore R2 deve essere abbassato. Mentre SW1 è attivato, questo porta L2 al circuito, quindi la corrente attraverso il resistore R2 aumenta causando una caduta di tensione maggiore su R2.
Fusibile elettronico ripristinabile - Schema del circuito:
Tramite i preset 100K e R1, questa tensione attiva l'SCR U1 che aziona il relè RL1. Questo disconnette l'alimentazione al carico e allo stesso tempo rimuove l'alimentazione all'SCR. Il sovraccarico deve essere rimosso e sw2 deve essere spento e riacceso per il ripristino. Qualsiasi SCR può essere utilizzato per soddisfare i requisiti di tensione e attivazione del gate.
Necessità di un interruttore di circuito elettronico
Un interruttore automatico miniaturizzato tradizionale è costituito da una striscia bimetallica per la protezione dalla corrente di carico e da un elettromagnete per la protezione dalla corrente di cortocircuito. In caso di sovraccarico, il nastro bimetallico si piega provocando il rilascio della molla con il movimento del punto di aggancio ed eventualmente l'apertura dei contatti MCB. La bobina elettromagnetica sviluppa una forza magnetomotrice attraverso di essa quando una grande corrente scorre attraverso di essa, che provoca lo spostamento del punto di aggancio e questo apre nuovamente i contatti MCB. Pertanto, in caso di sovraccarico e cortocircuito, l'MCB va in posizione off.
Tuttavia, ci sono diversi svantaggi di questo interruttore automatico miniaturizzato convenzionale:
- Sono piuttosto costosi e maggiore è la corrente di cortocircuito, maggiore è il costo dell'MCB.
- La striscia bimetallica tende a deformarsi facilmente a causa del calore o dell'aumento della temperatura dall'ambiente circostante causando una riduzione della capacità di corrente dell'interruttore.
- A causa dei componenti meccanici utilizzati, sono più soggetti a usura.
- Il tempo di intervento è più lento.
Per superare tutti questi problemi, la soluzione più conveniente è utilizzare un interruttore di circuito elettronico o un interruttore di circuito che coinvolge un interruttore automatico controllato elettronicamente. Non coinvolge alcuna bobina elettromagnetica o qualsiasi fascia termica o qualsiasi componente meccanico.
Definizione di un interruttore di circuito elettronico
Un interruttore elettronico è costituito dall'interruttore ad azionamento automatico controllato dal feedback dal carico. Si basa sul fatto che nel momento in cui la corrente è troppo assorbita dai carichi o scorre troppo nella linea, l'interruttore viene automaticamente chiuso per un certo tempo e l'interruttore viene quindi acceso automaticamente dopo quel determinato periodo di tempo . L'interruttore può essere un interruttore elettronico di potenza come un SCR o un interruttore elettromeccanico come un relè, che è controllato da qualsiasi elemento di rilevamento della corrente come un resistore. Questo dispositivo di interruzione del circuito ultrarapido utilizza una resistenza in serie per rilevare la corrente e mentre supera il valore impostato, aumenta anche la caduta di tensione corrispondente (attraverso la resistenza in serie). Questa tensione viene rilevata, raddrizzata in CC e quindi confrontata con una tensione preimpostata da un comparatore per generare un'uscita che aziona un relè attraverso un MOSFET per far scattare il carico istantaneamente. Il meccanismo di scatto è molto veloce in quanto si basa su principi di rilevamento della corrente piuttosto che su meccanismi di scatto basati sulla termica come MCB. Un microcontrollore può essere utilizzato per visualizzare su un display LCD lo stato dell'interruttore.
Pertanto, utilizzando questo dispositivo, è possibile ottenere un'interruzione del circuito ultra rapida per salvare apparecchiature costose da possibili danni. Utilizzando questo concetto unico è possibile sviluppare un prototipo come lavoro di progetto per studenti di ingegneria elettrica.
Un interruttore di circuito elettronico funziona secondo il principio del meccanismo di rilevamento della corrente. Fornisce sia protezione da sovraccarico che da cortocircuito in quanto in ogni caso la corrente attraverso la linea viene monitorata e l'interruttore interviene in caso di sovracorrente in transito.
Esempio di funzionamento di un semplice interruttore elettronico
Un elemento di rilevamento della corrente o un resistore può essere utilizzato per rilevare la quantità di corrente che scorre attraverso il carico. La caduta di tensione dal resistore è data all'ingresso non invertente del comparatore e una tensione fissa è data al terminale invertente del comparatore. Nel caso di funzionamento normale (corrente che scorre con un numero adeguato di carichi), la caduta di tensione attraverso il resistore è inferiore alla tensione fissa e l'ingresso del comparatore è sufficientemente basso da causare il MOSFET in condizione di spegnimento. Il contatto comune del relè è collegato al contatto normalmente chiuso e il circuito si completa con il carico che riceve corrente dalla rete.
Tuttavia, quando viene collegato un carico aggiuntivo, la corrente attraverso l'elemento di rilevamento della corrente aumenta, il che a sua volta aumenta la caduta di tensione attraverso il resistore. Ad un certo punto nel tempo, questa caduta di tensione è maggiore della tensione fissa, ovvero l'ingresso sul terminale non invertente è maggiore dell'ingresso sul terminale invertente del comparatore. Ciò provoca un'uscita logica alta sul comparatore, con una tensione sufficiente per attivare la condizione del MOSFET. Mentre il MOSFET conduce, la bobina del relè viene eccitata e il contatto comune è ora collegato al contatto normalmente aperto. Ciò causa un ostacolo al flusso di corrente poiché il circuito è ora interrotto ei carichi vengono commutati a causa della mancanza di alimentazione.
Vantaggi dell'interruttore elettronico
- Gli interruttori elettronici possono essere progettati per intervenire a piccoli sovraccarichi e non reagiscono alle correnti di spunto.
- Hanno un tempo di risposta più rapido poiché le caratteristiche di risposta dipendono solo dal tempo necessario affinché la corrente che passa attraverso la giunzione conduttiva del semiconduttore sia zero.
- Non soffrono dei problemi di usura dei sistemi convenzionali in quanto i componenti utilizzati sono elettronici.
- Sono meno costosi in quanto i componenti utilizzati sono più leggeri, meno costosi e di facile manutenzione.
Pratici interruttori elettronici
Interruttore di protezione elettronica di Phoneix
Funziona con un'alimentazione di 24 V CC e viene fornito con un concetto di monitoraggio e segnalazione a distanza. Consiste in un reset telecomandato. Viene utilizzato per proteggere relè, controllori programmabili, motori, sensori, attuatori, valvole, ecc.
HFDE308032
Viene fornito con caratteristiche di corrente regolabili da 15-80 A e si compone di impostazione di lungo tempo regolabile, impostazione di breve tempo e impostazione istantanea con segnale di stato e allarme integrato.
Diritti d'autore della foto:
- Fusibile elettrico di Vendite Pragati
- NC100H Circuit Breaker di CIRTG
