Nel mondo elettrico ed elettronico ci sono molti casi in cui si verifica un incidente. Provocherà gravi danni a edifici, uffici, case, scuole, industrie, ecc. Affidarsi a tensione e corrente non è corretto, anche se vengono prese misure di sicurezza. Una volta installati gli interruttori automatici, controllerà l'improvviso aumento di tensione e corrente. Aiuterà da qualsiasi incidente. Gli interruttori automatici sono come il cuore dell'impianto elettrico. Esistono diversi tipi di interruttori automatici in cui vengono installati in base alla potenza del sistema. In casa vengono utilizzati diversi tipi di interruttori automatici e per le industrie viene utilizzato un altro tipo di interruttore automatico. Parliamo in dettaglio dei diversi tipi di interruttori automatici e della loro importanza.

Cos'è un interruttore automatico?

Un interruttore elettrico è un dispositivo di commutazione che può essere azionato automaticamente o manualmente per proteggere e controllare il sistema di alimentazione elettrica . Nel moderno sistema di alimentazione, il design dell'interruttore è cambiato a seconda delle enormi correnti e per prevenire l'arco durante il funzionamento.

Interruttore

L'elettricità che arriva alle case, agli uffici, alle scuole, alle industrie o in qualsiasi altro luogo dalle reti di distribuzione elettrica forma un grande circuito. Quelle linee che sono collegate alla centrale elettrica che si forma a un'estremità sono chiamate filo caldo e le altre linee che si collegano a terra formando un'altra estremità. Ogni volta che la carica elettrica scorre tra queste due linee sviluppa potenziale tra di loro. Per il circuito completo, il collegamento dei carichi (elettrodomestici) offre resistenza al flusso di carica e l'intero sistema elettrico all'interno della casa o delle industrie funzionerà senza intoppi.

Funzionano senza problemi fintanto che gli apparecchi sono sufficientemente resistenti e non provocano sovracorrenti o tensioni. I motivi per riscaldare i fili sono troppa carica che scorre attraverso il circuito o un cortocircuito o un collegamento improvviso del filo caldo al filo di terra riscalderebbe i fili, causando un incendio. L'interruttore impedirà tali situazioni che interrompono semplicemente il circuito rimanente.

Funzionamento di base dei tipi di interruttori automatici

Bene, siamo consapevoli di cosa sia un interruttore automatico . Ora, questa sezione spiega su principio di funzionamento dell'interruttore .

In qualità di ingegnere elettrico, è fondamentale conoscere il funzionamento di questo dispositivo, non solo un ingegnere, ma perché tutte le persone si trovano in questo campo, devono esserne consapevoli. Il dispositivo include una coppia di elettrodi in cui uno è statico e l'altro è mobile. Quando i due contatti fanno un contatto, il circuito si chiude e quando questi contatti non sono insieme, il circuito si sposta in uno stato chiuso. Questa operazione dipende dalla necessità dell'operatore se il circuito deve essere in uno stato APERTO o CHIUSO nella fase iniziale.

Condizione 1: Supponiamo che il dispositivo sia chiuso nella prima fase per creare un circuito, quando si verifica un guasto o quando l'operatore pensa di APRIRE, quindi l'indicatore logico stimola il relè di sgancio che scollega entrambi i contatti fornendo movimento a la bobina mobile che è lontana dalla bobina costante.

Questa operazione sembra essere così semplice e facile, ma la vera complicazione è che quando un paio di contatti sono molto vicini, ci sarà un'enorme variazione temporanea di potenziale tra un paio di contatti che facilitano la transizione di grandi elettroni da alto a basso potenziale. Considerando che questo spazio temporaneo tra i contatti funziona come dielettrico per gli elettroni di spostarsi da uno a un altro elettrodo.

Quando la variazione potenziale è maggiore della forza della rigidità dielettrica, ci sarà un movimento di elettroni da un elettrodo all'altro. Questo ionizza la modalità dielettrica che potrebbe portare alla creazione di un'enorme accensione tra gli elettrodi. Questa accensione è definita come un ARCO . Anche questa accensione rimane per pochi microsecondi, mantiene la capacità di danneggiare l'intero dispositivo dell'interruttore causando danni all'intera apparecchiatura e all'involucro. Per eliminare questa accensione, è necessario che la capacità dielettrica che separa i due elettrodi sia estinta prima che il circuito si danneggi.

“3 modi per ottenere corrente continua ”

Fenomeno dell'arco

Durante il funzionamento degli interruttori, l'arco è quello che deve essere osservato chiaramente. Così la fenomeno dell'arco negli interruttori automatici si verifica al momento dei casi difettosi. Ad esempio, quando c'è un ampio flusso di corrente attraverso i contatti prima che avvenga l'approccio difensivo e inizi i contatti.

Nel momento in cui i contatti sono in condizione APERTA, l'area di contatto viene rapidamente ridotta e si verifica un aumento della densità di corrente a causa dell'enorme corrente SC. Questo fenomeno è diretto all'aumento della temperatura e questa generazione di calore è sufficiente al mezzo di interruzione ionizzante. Il mezzo ionizzato si comporta quando il conduttore e l'arco vengono trattenuti tra i contatti. L'arco crea un percorso di resistenza minimo per i contatti e ci sarà un flusso di corrente enorme per tutto il tempo in cui l'arco esiste. Questa condizione danneggia il funzionamento dell'interruttore.

Perché Arc Happens?

Prima di conoscere gli approcci di terminazione dell'arco, valutiamo i parametri che sono responsabili dell'accadimento dell'arco. I motivi sono:

La potenziale variazione che esiste tra i contatti
Particelle ionizzate quelle si trovano tra i contatti

Questa variazione potenziale che si trova tra i contatti è sufficiente per l'esistenza di un arco poiché la distanza del contatto è minima. Inoltre, il mezzo di ionizzazione mantiene la capacità di preservare l'arco.

Queste sono le ragioni per l'arco generazione.

Classificazione degli interruttori automatici

I diversi tipi di interruttori automatici ad alta tensione includono quanto segue

Interruttore automatico in aria
Interruttore automatico SF6
Interruttore del vuoto
Interruttore del circuito dell'olio
Interruttore automatico in aria

Tipi di interruttori automatici

Interruttore automatico in aria

Questo interruttore funzionerà nell'aria, il mezzo di spegnimento è un arco a pressione atmosferica. In molti paesi, l'interruttore automatico in aria è sostituito da un interruttore automatico in olio. A proposito dell'interruttore automatico dell'olio, discuteremo più avanti nell'articolo. Pertanto l'importanza di ACB è ancora una scelta preferibile per utilizzare un interruttore automatico in aria fino a 15KV. Questo perché l'interruttore del circuito dell'olio può prendere fuoco se utilizzato a 15V.

Interruttore automatico del tipo ad aria

I due tipi di interruttori automatici aperti sono

Interruttore automatico in aria
Interruttore automatico Airblast

Interruttore di circuito in aria normale

Un interruttore automatico in aria è anche chiamato interruttore automatico a scoppio incrociato. In questo, l'interruttore è dotato di una camera che circonda i contatti. Questa camera è nota come scivolo dell'arco.

Questo arco è fatto per guidarci dentro. Per ottenere il raffreddamento dell'interruttore automatico in aria, uno scivolo dell'arco aiuterà. Dal materiale refrattario viene realizzato uno scivolo dell'arco. Le pareti interne dello scivolo dell'arco sono sagomate in modo tale che l'arco non sia forzato in prossimità. Guiderà nel canale di avvolgimento proiettato su una parete dello scivolo dell'arco.

Lo scivolo dell'arco avrà molti piccoli scomparti e ha molte divisioni che sono piastre metalliche separate. Qui ciascuno dei piccoli scomparti si comporta come un mini-scivolo dell'arco e la piastra metallica di separazione agisce come divisori dell'arco. Tutte le tensioni dell'arco saranno superiori alla tensione del sistema quando l'arco si dividerà in una serie di archi. È preferibile solo per applicazioni a bassa tensione.

Interruttore di circuito a getto d'aria

Gli interruttori automatici Airblast vengono utilizzati per una tensione di sistema di 245 kV, 420 kV e anche di più. Gli interruttori automatici Airblast sono di due tipi:

Demolitore assiale
Esplosione assiale con contatto mobile scorrevole.

Demolitore assiale

Nel demolitore assiale, il contatto mobile del demolitore assiale sarà in contatto. L'orifizio dell'ugello è fissato al contatto di un interruttore in una condizione normalmente chiusa. Si verifica un guasto quando viene introdotta alta pressione nella camera. La tensione è sufficiente per sostenere l'aria ad alta pressione quando scorre attraverso l'orifizio dell'ugello.

Tipo di getto d'aria

Vantaggi del becher con circuito ad aria

Viene utilizzato dove è richiesto un funzionamento frequente a causa della minore energia dell'arco.
È privo di rischi dal fuoco.
Di piccole dimensioni.
Richiede meno manutenzione.
L'estinzione dell'arco è molto più veloce
La velocità dell'interruttore è molto più alta.
La durata dell'arco è la stessa per tutti i valori della corrente.

Svantaggi dell'interruttore Air-Blast Circuit Breaker

Richiede una manutenzione aggiuntiva.
L'aria ha proprietà di estinzione dell'arco relativamente inferiori
Contiene un compressore d'aria ad alta capacità.
Dalla giunzione del tubo dell'aria, potrebbe esserci una possibilità di perdita di pressione dell'aria
Esiste la possibilità di un aumento elevato della corrente di ricircolo e di interruzioni di tensione.

Applicazione e usi dell'interruttore automatico in aria

Viene utilizzato per la protezione di impianti, macchine elettriche, trasformatori, condensatori e generatori
Un interruttore automatico aperto viene utilizzato anche nel sistema di condivisione dell'energia elettrica e GND circa 15Kv
Utilizzato anche in applicazioni a bassa e alta corrente e tensione.

Interruttore automatico SF6

Nell'interruttore SF6, i contatti che trasportano corrente operano in esafluoruro di zolfo, il gas è noto come interruttore SF6. È un'eccellente proprietà isolante e un'elevata negatività elettrica. Si può capire che, l'elevata affinità di assorbire elettroni liberi. Lo ione negativo si forma quando un elettrone libero si scontra con la molecola di gas SF6 e viene assorbito da quella molecola di gas. I due diversi modi di attaccamento dell'elettrone con le molecole di gas SF6 sono

“qual è la funzione di un motore elettrico? ”

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

Gli ioni negativi che si formano saranno molto più pesanti di un elettrone libero. Pertanto, rispetto ad altri gas comuni, la mobilità complessiva della particella carica nel gas SF6 è molto inferiore. La mobilità delle particelle cariche è principalmente responsabile della conduzione della corrente attraverso un gas. Quindi, per particelle cariche più pesanti e meno mobili nel gas SF6, acquisisce una rigidità dielettrica molto elevata. Questa buona proprietà di trasferimento di calore del gas a causa della bassa viscosità gassosa. L'SF6 è 100 volte più efficace nei mezzi di spegnimento dell'arco rispetto a un interruttore automatico in aria. Viene utilizzato per sistemi di alimentazione elettrica sia a media che ad alta tensione da 33KV a 800KV.

Interruttori automatici SF6

Tipi di interruttori automatici in SF6

Interruttore singolo interruttore SF6 applicato fino a 220
Due interruttori Interruttore automatico SF6 applicato fino a 400
Quattro interruttori Interruttore automatico SF6 applicato fino a 715V

Interruttore del vuoto

Un interruttore del vuoto è un circuito in cui viene utilizzato un vuoto per estinguere l'arco. Ha carattere di recupero dielettrico, eccellente interruzione e può interrompere la corrente ad alta frequenza che risulta dall'instabilità dell'arco, sovrapposta alla corrente di frequenza di linea.

Il principio di funzionamento del VCB avrà due contatti chiamati elettrodi che rimarranno chiusi in condizioni operative normali. Supponiamo che quando si verifica un guasto in qualsiasi parte del sistema, la bobina di sgancio dell'interruttore si ecciti e, infine, il contatto venga separato.

Interruttore del vuoto

Nel momento in cui i contatti dell'interruttore vengono aperti nel vuoto, ovvero da 10-7 a 10-5 Torr, viene prodotto un arco tra i contatti mediante ionizzazione dei vapori metallici dei contatti. Qui l'arco si spegne rapidamente, questo accade perché gli elettroni, i vapori metallici e gli ioni prodotti durante l'arco, si condensano velocemente sulla superficie dei contatti CB, determinando un rapido ripristino della rigidità dielettrica.

Vantaggi

I VCB sono affidabili, compatti e di lunga durata
Possono interrompere qualsiasi corrente di guasto.
Non ci saranno rischi di incendio.
Non viene prodotto alcun rumore
Ha una maggiore rigidità dielettrica.
Richiede meno potenza per il funzionamento del controllo.

Interruttore del circuito dell'olio

In questo tipo di circuito viene utilizzato olio per interruttori, ma è preferibile olio minerale. Ha proprietà isolanti migliori dell'aria. Il contatto mobile e il contatto fisso sono immersi nell'olio isolante. Quando avviene la separazione della corrente, quindi i contatti del vettore nell'olio, l'arco nell'interruttore viene inizializzato al momento della separazione dei contatti, e a causa di questo arco nell'olio viene vaporizzato e decomposto in gas idrogeno e infine crea un bolla di idrogeno attorno all'arco.

Questa bolla di gas altamente compressa attorno e l'arco impediscono il riaccensione dell'arco dopo che la corrente raggiunge lo zero del ciclo. L'OCB è il tipo più antico di interruttore automatico.

Diversi tipi di interruttori automatici nel tipo di olio

Interruttore di circuito dell'olio sfuso
Interruttore automatico olio minimo

Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB)

Nel BOCB, l'olio viene utilizzato per l'arco del mezzo di spegnimento e anche per isolare il mezzo tra le parti di terra dell'interruttore e i contatti che trasportano corrente. Viene utilizzato lo stesso olio isolante per trasformatori.

Il principio di funzionamento del BOCB dice che quando i contatti che trasportano corrente nell'olio sono separati, viene generato un arco tra i contatti separati. L'arco che viene stabilito produrrà una bolla di gas in rapida crescita attorno all'arco. I contatti mobili si allontaneranno dal contatto fisso dell'arco e questo si tradurrà in un aumento della resistenza dell'arco. Qui la maggiore resistenza provocherà l'abbassamento della temperatura. Quindi le ridotte formazioni di gas circondano l'arco.

Quando la corrente attraversa il passaggio per lo zero, ha luogo lo spegnimento dell'arco nel BOCB. Nel recipiente totalmente ermetico, la bolla di gas è racchiusa all'interno dell'olio. L'olio circonda con un'alta pressione sulla bolla, il che si traduce in gas altamente compresso attorno all'arco. Quando la pressione viene aumentata, aumenta anche la deionizzazione del gas, il che si traduce in uno spegnimento dell'arco. Il gas idrogeno aiuterà a raffreddare lo spegnimento dell'arco nell'interruttore automatico dell'olio.

Vantaggi

Buona proprietà di raffreddamento a causa della decomposizione
L'olio ha un'elevata rigidità dielettrica
Funge da isolante tra la terra e le parti in tensione.
L'olio utilizzato qui assorbirà l'energia dell'arco durante la decomposizione

Svantaggi

Non consentirà un'elevata velocità di interruzione
Ci vuole molto tempo per l'arco.

Interruttore automatico dell'olio minimo

È un interruttore automatico che utilizza l'olio come mezzo di interruzione. L'interruttore automatico dell'olio minimo posizionerà l'unità di interruzione in una camera isolante al potenziale sotto tensione. Ma il materiale isolante è disponibile nella camera di interruzione. Richiede una quantità minore di olio, quindi è chiamato interruttore automatico dell'olio minimo.

Vantaggi

Richiede meno manutenzione.
È adatto sia per il funzionamento automatico che manuale.
Richiede uno spazio minore
Anche il costo del potere di interruzione in MVA è inferiore.

Svantaggi

L'olio si deteriora a causa della carbonizzazione.
C'è la possibilità di esplosione e incendio
Poiché ha una minore quantità di olio, la carbonizzazione aumenta.
È molto difficile rimuovere i gas dallo spazio tra i contatti.

Inoltre, gli interruttori automatici sono classificati in base a diversi tipi e quelli sono:

Basato sulla classe di tensione

La classificazione iniziale degli interruttori di circuito dipende dalla tensione funzionale che deve essere utilizzata. Esistono principalmente due tipi di tipi di interruttori automatici basati sulla tensione e quelli sono:

Alta tensione - Da implementare a livelli di tensione superiori a 1000V. Questi sono ulteriormente suddivisi in dispositivi da 75kV e 123kV.
Bassa tensione - Da implementare a livelli di tensione inferiori a 1000V

In base al tipo di installazione

Questi dispositivi sono anche suddivisi in base al luogo di installazione, il che significa luoghi chiusi o all'aperto. In generale, questi vengono azionati a un livello di tensione estremamente elevato. Gli interruttori automatici chiusi sono progettati per essere impiegati internamente all'edificio o quelli che hanno composti impermeabili agli agenti atmosferici. La variazione cruciale che si trova tra questi due tipi è la struttura e i composti della baderna, mentre il design interno come l'attuale attrezzatura e funzionalità di tenuta è quasi simile.

Basato sul tipo di design esterno

A seconda del progetto costruttivo fisico, gli interruttori automatici sono ancora di due tipi:

Tipo di serbatoio morto - Qui, l'apparecchiatura di commutazione si trova nel serbatoio al potenziale di base e questo è racchiuso dal mezzo di schermatura e dagli interruttori. Questi sono principalmente in uso negli Stati Uniti.

Tipo di serbatoio vivo - Qui, l'apparecchiatura di commutazione si trova nel serbatoio al massimo potenziale e questa è racchiusa dal mezzo di schermatura e dagli interruttori. Questi sono principalmente in uso in Europa e negli stati asiatici

Basato sul tipo di mezzo di interruzione

Questa è la categorizzazione cruciale degli interruttori automatici. Qui, i dispositivi sono classificati in base all'approccio di distruzione dell'arco e al mezzo di interruzione. In generale, entrambi sono apparsi come parametri cruciali nella costruzione degli interruttori automatici e hanno governato gli altri fattori costruttivi. Per lo più, olio e aria sono usati come mezzi di interruzione. Oltre a questi, ci sono anche esafluoruro di zolfo e vuoto che agiscono come mezzi di interruzione. Questi due sono più in uso in questi giorni.

Interruttori automatici HVDC

È un dispositivo di commutazione che ostruisce il flusso generale di corrente nel circuito. Quando si verifica un danno, si crea una distanza tra i contatti meccanici nel dispositivo e quindi l'interruttore si porta in condizione di APERTO. Qui, l'interruzione del circuito è alquanto complicata poiché il flusso di corrente è solo unidirezionale e non esiste corrente nulla. L'utilizzo cruciale di questo dispositivo è quello di ostruire l'intervallo di alta tensione della CC nel circuito. Mentre il circuito CA ostruisce senza soluzione di continuità l'arco alla condizione di corrente nulla perché la dissipazione di energia è quasi zero. La distanza di contatto deve riguadagnare la capacità dielettrica di sopportare il livello di tensione di ripristino temporaneo.

Operazione HVDC

Nel caso dei dispositivi di interruzione del circuito CC, il problema è più complicato poiché l'onda CC non avrà correnti nulle. E l'ostruzione obbligatoria dell'arco porta allo sviluppo di enormi livelli di tensione di ripristino transitori e si riavvia senza ostruzione dell'arco e provoca danni finali ai contatti meccanici. Nella costruzione del dispositivo HVDC, per lo più uno ha resistito a tre problemi e quelli sono:

Ostruzione della riaccensione dell'arco
Intemperanza dell'energia immagazzinata
Generazione di corrente nulla artificiale

Interruttori automatici standard

Questi dispositivi osservano in modo cruciale la funzionalità del dispositivo. Questi interruttori automatici standard sono unipolari e bipolari.

Interruttori automatici unipolari

Questi dispositivi hanno le caratteristiche di

Utilizzato principalmente nelle applicazioni domestiche
Salvaguarda il singolo cavo eccitato
Questi forniscono quasi 120 V di tensione al circuito
Hanno la capacità di gestire da 15 ampere a 30 ampere
Gli interruttori unipolari sono in tre varietà e sono a grandezza naturale (con una larghezza di 1 pollice), a metà (con una larghezza di mezzo pollice) e gemelli (con una larghezza di un pollice composta da due interruttori e gestisce un paio di circuiti).

Interruttori automatici bipolari

Questi dispositivi hanno le caratteristiche di

Questi forniscono quasi 120 V / 240 V di tensione al circuito
Hanno la capacità di gestire da 15 ampere a 30 ampere
Utilizzato principalmente in applicazioni enormi come riscaldatori e asciugatrici
Protegge due fili energizzati

In questo articolo, i diversi tipi di interruttori automatici, ovvero interruttore automatico in aria, interruttore automatico SF6, interruttore automatico in vuoto e interruttore automatico in olio, sono stati discussi in breve dettaglio solo per capire concetto di base su questi interruttori automatici . E anche la loro suddivisione viene discussa insieme a vantaggi e svantaggi. Abbiamo discusso molto chiaramente ogni concetto. Se non hai compreso nessuno degli argomenti, ritieni che manchi qualche informazione o per implementare progetti elettrici per studenti di ingegneria, non esitare a commentare nella sezione sottostante.