Interruttore di carico: scopo, struttura, caratteristiche di scelta e installazione

Per eseguire la riparazione di un tratto della rete elettrica sotto carico o sostituire le apparecchiature, è necessario interrompere l'alimentazione di corrente al sistema. A tale scopo è utile l'interruttore di carico. Esso disconnette correttamente il circuito percorso da corrente e, grazie alla presenza della camera, estingue l'arco elettrico che si genera all'apertura dei contatti.

Nell'articolo che presentiamo sono descritte in dettaglio le varietà e il principio di funzionamento dei dispositivi che garantiscono l'integrità delle apparecchiature e la sicurezza dei lavori successivi. Sono riportate le caratteristiche tecniche dei modelli più diffusi in ambito domestico. Vengono forniti consigli per la scelta e l'utilizzo del dispositivo di protezione.

Descrizione dettagliata del dispositivo

L'interruttore di carico è un dispositivo di commutazione avanzato, dotato di camera di estinzione dell'arco e di un comando per il controllo automatico o meccanico.

È destinato all'apertura/chiusura meccanica di un gruppo di contatti in un tratto di circuito elettrico a corrente alternata sotto carico. È adatto per la commutazione di circuiti a bassa e alta tensione con carico di lavoro.

I dispositivi di disconnessione hanno una maniglia estesa. L'intervallo di temperatura di lavoro varia da –40 a +50 °C. Le tacche sui morsetti di contatto riducono le perdite di calore e aumentano la stabilità meccanica del collegamento.

Non viene utilizzato in caso di cortocircuito, poiché è progettato per estinguere un arco di bassa potenza e rimuovere il carico nominale.

Nelle officine di produzione e nelle aziende che occupano una vasta area, di solito vengono installati interruttori di carico autogas. Questi elementi sono facili da usare e facilmente riparabili dal personale anche con qualifiche non elevate.

Appartiene alla classe dei dispositivi ad alta tensione e, di norma, è installato in impianti elettrici funzionanti sotto tensione di 6-10 kilovolt, non dotati di sistema automatico di protezione della rete dai cortocircuiti.

Il dispositivo è dotato di contatti rinforzati con una durata prolungata, che supera significativamente il periodo di funzionamento dei contatti nei semplici interruttori automatici. Ciò consente di disalimentare in modo assolutamente sicuro la linea sotto carico e di eseguire tutte le operazioni necessarie.

Alcuni modelli avanzati di interruttori di carico sono dotati di un'apposita finestrella di ispezione. Attraverso di essa è possibile verificare visivamente in quale stato – chiuso o aperto – si trovano in un dato momento i contatti dell'interruttore.

Il dispositivo per l'interruzione del carico è composto da un robusto telaio saldato, dotato di un albero speciale. Su di esso sono montati 6 isolatori di supporto.

Ai tre isolatori posizionati nella parte inferiore sono fissati in modo articolato i coltelli di contatto, mentre sugli altri elementi situati nella parte superiore sono montati i contatti principali e quelli di estinzione dell'arco. Le aste isolanti trasmettono correttamente il movimento dagli elementi a leva dell'albero direttamente ai coltelli di contatto.

L'unità è dotata di molle di disconnessione saldate alle estremità dell'albero. Esse consentono di disattivare l'interruttore a una velocità specifica dopo che il meccanismo di sgancio libero del cavo è stato rilasciato.

I contatti responsabili dell'estinzione dell'arco si aprono in apposite camere di estinzione dell'arco, realizzate in fenoplastica. Questo materiale presenta un'elevata resistenza meccanica e alla corrosione, dimostra una straordinaria robustezza e possiede caratteristiche di isolamento elettrico eccezionalmente elevate.

I rivestimenti interni situati nelle camere sono realizzati in poliammite caricata con fibra di vetro, caratterizzata da una struttura densa e resistenza agli urti. La forma arcuata delle camere e dei rivestimenti consente ai contatti mobili di estinzione dell'arco di entrare all'interno con facilità e senza sforzo.

I dispositivi per l'interruzione del carico nelle reti elettriche vengono utilizzati per interrompere/riprendere l'alimentazione di tensione nelle sottostazioni responsabili della distribuzione di energia elettrica nelle aree urbane e rurali.

All'attivazione del dispositivo, per primi si chiudono i contatti di estinzione dell'arco, e subito dopo i coltelli chiudono i contatti principali. Al momento dello spegnimento, tutto avviene al contrario: prima si aprono i contatti principali e solo successivamente i contatti di estinzione dell'arco.

L'installazione di una messa a terra portatile sul dispositivo di interruzione di tensione garantirà la sicurezza della rete e consentirà di eseguire senza rischi qualsiasi lavoro pianificato o di manutenzione sul sistema elettrico e sulle apparecchiature.

In modalità inattiva, il contatto mobile di estinzione dell'arco crea un'intercapedine d'aria chiaramente visibile con la camera di assorbimento dell'arco, proprio come in un sezionatore tradizionale. Al momento dello spegnimento, si forma un arco tra i contatti di estinzione dell'arco.

Sotto l'effetto dell'alta temperatura dell'arco, l'inserto in poliammide rinforzato con vetro rilascia gas specifici. Questo flusso, generato nella camera, estingue l'arco, garantendo ulteriore sicurezza per il lavoro con il circuito di corrente e le apparecchiature elettriche.

Gli elementi responsabili dell'accensione/spegnimento del carico si differenziano tra loro per le seguenti caratteristiche tecniche:

• metodo di fissaggio;
• livello di corrente nominale;
• configurazione base;
• presenza e numero di funzioni aggiuntive;
• caratteristiche costruttive del modulo;
• tensione nominale.

La maggior parte degli interruttori domestici, a differenza di quelli industriali, sono azionati manualmente e interrompono un flusso di corrente non superiore a 100 ampere. Per evitare che i contatti si surriscaldino durante il funzionamento e in caso di eventuale sovraccarico, il prodotto viene acquistato in modo che il valore della sua corrente nominale superi sempre il flusso di corrente totale dei carichi degli utilizzatori.

L'apparecchio destinato alla disconnessione del carico ha la marcatura letterale – VN e una manopola di comando più larga. Questi elementi servono da riferimento per l'utente e gli impediscono di confondere il dispositivo con un altro apparecchio esteriormente simile – l'interruttore automatico.

A differenza del classico interruttore automatico, il deattivatore di carico è dotato di contatti rinforzati in grado di sopportare un funzionamento prolungato.

L'affidabilità maggiore del modulo è garantita da elementi quali:

• blocco automatico della manopola di comando contro l'attivazione non autorizzata;
• presenza di finestre di ispezione che consentono di verificare visivamente l'apertura dei contatti e di controllare la situazione in tutte le fasi del funzionamento;
• doppia interruzione dei contatti di circuito, che garantisce la completa disconnessione dell'alimentazione e assicura la sicurezza di tutte le attività di manutenzione e riparazione.

Tutti questi parametri rendono gli interruttori di carico molto utili e incoraggiano l'utente all'acquisto di tali dispositivi e alla loro integrazione nel sistema elettrico per aumentare l'affidabilità e garantire la sicurezza operativa.

Classificazione dei moduli di interruzione

I prodotti responsabili della disattivazione del carico nella rete elettrica sono realizzati in diverse varianti. La classificazione degli apparecchi viene effettuata in base al metodo di estinzione dell'arco che si genera durante la disattivazione del carico e al tipo di camera di estinzione dell'arco.

L'interruttore di carico tipo autogas viene solitamente installato in quadri di distribuzione, box di servizio e sottostazioni di trasformazione. L'attuatore nel modulo può essere manuale o elettrico.

I produttori che operano nel mercato delle apparecchiature elettriche producono interruttori di carico dei seguenti tipi:

• autogas – le pareti della camera, riscaldandosi sotto l'effetto dell'arco elettrico, rilasciano un gas speciale che lo assorbe;
• sottovuoto – negli interruttori sottovuoto vengono utilizzate le proprietà del mezzo in cui non si propaga l'arco elettrico;
• elettromagnetici – i relè elettromagnetici agiscono sull'arco con un campo elettromagnetico e in questo modo ne cambiano la direzione;
• autopneumatici – spengono l'arco elettrico mediante la compressione dell'aria presente nella camera tramite un potente elemento a molla;
• a SF6 – la cavità della camera di assorbimento degli interruttori a SF6 è riempita con un gas elettrotecnico costituito da esafluoruro di zolfo. Questo elemento incolore e pesante è sei volte più pesante dell'aria e spegne molto rapidamente l'arco elettrico che si genera alla separazione del contatto.

I dispositivi autogas oggi sono i più diffusi e godono della massima domanda. Tuttavia, gli apparecchi sottovuoto li stanno incalzando, riconosciuti dagli esperti come gli interruttori di tensione più promettenti, progressivi, efficienti e affidabili.

Negli interruttori sottovuoto, le camere di estinzione sono dotate di un ulteriore affidabile isolamento. Grazie a ciò, la loro durata e la resistenza all'usura operativa sono significativamente superiori rispetto agli analoghi autogas.

Il controllo diretto degli apparecchi viene effettuato tramite un azionamento manuale a leva, dotato di un elettromagnete integrato che consente lo spegnimento a distanza.

Oltre ai parametri sopra descritti, gli interruttori di carico differiscono tra loro per il numero di poli dei contatti. Oggi sul mercato vengono offerti moduli unipolari, bipolari e tripolari, progettati per il corretto distacco del carico nel sistema di alimentazione.

Un'altra caratteristica importante è la struttura del meccanismo di attuazione.

Questo componente può essere:

• elettromagnetico;
• termico;
• a semiconduttore;
• combinato.

L'ultima caratteristica riguarda il principio di installazione del modulo. Può essere estraibile, stazionario o fisso. La scelta viene effettuata in base alla posizione della rete elettrica e alle condizioni meteorologiche esterne nel luogo di installazione.

Caratteristiche tecniche del dispositivo

Gli apparecchi che effettuano lo spegnimento del carico aprendo il circuito elettrico possiedono diverse caratteristiche tecniche. Tutte hanno un'importanza fondamentale e diventano determinanti nella scelta dell'unità adatta all'acquisto e alla sua successiva installazione.

L'indicatore del valore nominale della tensione riflette la tensione di lavoro del dispositivo elettrotecnico per la quale è stato originariamente progettato dal produttore.

Il valore massimo della tensione di lavoro mostra la tensione massima possibile ammissibile alla quale l'interruttore è in grado di funzionare in modalità normale senza compromettere la sua operatività. Di solito questo valore supera la tensione nominale del 5-20%.

Il flusso di corrente elettrica il cui passaggio non impedisce il normale funzionamento del sistema e può essere sopportato da tutti gli elementi per un tempo illimitato, senza che il riscaldamento del rivestimento isolante e delle parti del conduttore superi i limiti, è chiamato corrente nominale. Il suo valore deve essere tenuto in considerazione nella scelta e nell'acquisto di un interruttore di carico.

Il valore della corrente di tenuta al cortocircuito indica la quantità di corrente che, fluendo nella rete in condizione di cortocircuito, può essere sopportata dall'interruttore di carico installato nel sistema.

La corrente di tenuta elettrodinamica riflette l'entità della corrente di cortocircuito che, agendo sul dispositivo per i primi periodi, non produce alcun effetto negativo e non lo danneggia meccanicamente.

La corrente di tenuta termica determina il livello limite di corrente il cui effetto termico per un determinato intervallo di tempo non danneggia l'interruttore di carico.

Sono inoltre molto importanti l'esecuzione tecnica dell'azionamento e i parametri fisici dei dispositivi, che determinano le dimensioni e il peso complessivi dell'apparecchiatura. Basandosi su questi, è possibile capire dove sarà più comodo posizionare gli apparecchi affinché funzionino correttamente e svolgano chiaramente i compiti assegnati.

Tra le qualità positive indiscusse dei dispositivi che gestiscono l'interruzione del carico troviamo i seguenti punti:

• semplicità e accessibilità nella produzione;
• modalità di funzionamento elementare;
• costo molto basso del prodotto finito rispetto ad altri tipi di interruttori;
• possibilità di comoda attivazione/disattivazione delle correnti nominali dei carichi;
• interruzione visibile tra i contatti che garantisce la massima sicurezza per qualsiasi lavoro sulle linee in uscita (non è richiesta l'installazione di un sezionatore aggiuntivo);
• protezione economica contro le sovracorrenti tramite fusibili, solitamente riempiti con sabbia di quarzo (tipo PKT, PK, PT).

Tra gli svantaggi degli interruttori di tutti i tipi, il più spesso citato è la capacità di commutare solo potenze nominali, senza lavorare con correnti di regime di guasto.

Nonostante la convenienza nei costi e nella manutenzione, i moduli autogas sono considerati obsoleti e durante la manutenzione programmata o la ricostruzione di reti e sottostazioni vengono deliberatamente sostituiti con elementi a vuoto più moderni.

Ai moduli autogas viene solitamente rimproverata la limitata durata operativa, dovuta al progressivo esaurimento delle parti interne che generano la formazione di gas nella camera di estinzione dell'arco.

Tuttavia, questo aspetto è perfettamente risolvibile, e con pochi mezzi, poiché gli elementi di generazione del gas e i contatti di coppia destinati all'estinzione dell'arco hanno un costo molto basso e sono facilmente sostituibili, non solo da professionisti ma anche da lavoratori con poca qualifica.

Cosa considerare nella scelta?

Quando si pianifica l'acquisto di un interruttore di carico, occorre ricordare che l'apparecchio è principalmente destinato non alla protezione degli apparecchi elettrici, ma alla protezione del cablaggio dal surriscaldamento, dal bruciamento e dalle sovratensioni.

Affinché l'acquisto risulti corretto e il dispositivo soddisfi i requisiti, è indispensabile accertare preventivamente la sezione del cavo che entra nel quadro elettrico dell'appartamento o della casa e il livello di corrente per cui è progettato.

I moduli di tipo sottovuoto stanno guadagnando sempre più popolarità. Hanno dimensioni esterne ridotte e, grazie a ciò, risultano comodi per l'installazione in vari tipi di scatole di derivazione.

Una volta ottenute queste informazioni, le si confrontano con le caratteristiche di fabbrica dell'interruttore di carico. Il valore della corrente di intervento dell'apparecchio deve essere leggermente inferiore alla corrente massima ammissibile per il cavo.

Gli interruttori di carico sottovuoto sono un tipo progressivo di componenti elettrici ausiliari. Aumentano significativamente il livello di sicurezza di base del sistema, non producono prodotti di combustione e non li emettono nell'atmosfera.

Se la capacità di portata del cavo è molto superiore alla corrente di assorbimento del carico, si valuta l'acquisto di un modulo automatico per il carico.

Per determinare i parametri necessari del dispositivo, si somma innanzitutto la potenza di tutti gli apparecchi elettrici presenti nell'abitazione. Al totale ottenuto si aggiunge dal 5 al 15% come margine di riserva e, tramite la formula della legge di Ohm, si determina la corrente totale di assorbimento. Successivamente si acquista un interruttore automatico con una corrente di intervento leggermente superiore a quella calcolata.

Ambito di applicazione degli interruttori in ambito domestico

Di solito nelle case private e negli appartamenti si utilizzano interruttori automatici. Con il loro aiuto, se necessario, si scollegano dall'alimentazione gli ambienti residenziali e si eseguono tutti i lavori di installazione necessari, legati alla manutenzione programmata o alla riparazione delle reti elettriche.

Tuttavia, questi dispositivi non sono affatto una panacea. Gli interruttori automatici servono principalmente a proteggere i ricevitori di corrente e il cablaggio elettrico dall'azione aggressiva delle sovracorrenti. L'interruzione del circuito è uno dei compiti secondari svolti da questi dispositivi.

Le aziende che producono componenti per sistemi elettrici indicano sempre nella documentazione di accompagnamento che l'interruttore automatico non è progettato per commutazioni frequenti. La modalità massima di spegnimento non deve superare le 6 volte all'ora.

La disconnessione regolare dell'energia tramite interruttore automatico non è un'idea molto buona. Soprattutto se nel frattempo il carico non viene scollegato dalla presa. In questo caso, il modulo si usura molto più rapidamente ed esaurisce la propria vita utile in un tempo più breve rispetto a quanto dichiarato nelle specifiche di fabbrica.

Se il modulo di disconnessione del carico funziona in modo errato o se il dispositivo stesso presenta un difetto, non smontare l'apparecchio e tentare di ripararlo. È più ragionevole acquistare un nuovo apparecchio e installarlo al posto di quello vecchio (difettoso).

All'interno del contenitore, i contatti gradualmente si bruciano e anneriscono, e il prodotto stesso perde la sua capacità nominale, smette di svolgere le sue funzioni e infine si guasta. In questa situazione, i proprietari devono sostituire urgentemente l'apparecchio.

Se si ignora questo aspetto, il successivo cortocircuito danneggerà il cablaggio, provocherà l'incendio dell'interruttore automatico e, forse, porterà a conseguenze più gravi.

Nei quadri di gruppo, il dispositivo di disconnessione del carico viene spesso utilizzato come interruttore di ingresso. È attraverso di esso che il cavo di alimentazione proveniente dalla sottostazione o da un altro quadro viene collegato al distributore.

Per questo motivo, gli specialisti consigliano di utilizzare per disconnessioni frequenti non i normali interruttori automatici, ma interruttori di carico progressivi e affidabili.

Questi elementi aumenteranno la sicurezza dei quadri elettrici, garantiranno un'alimentazione elettrica di qualità e ininterrotta a qualsiasi ambiente residenziale e permetteranno, se necessario, di aprire il circuito in modo comodo e rapido, di eseguire interventi di riparazione e installazione di qualsiasi complessità e di ricollegare l'abitazione al sistema generale di alimentazione.

L'installazione di un dispositivo per la disattivazione dei carichi all'ingresso del quadro elettrico di distribuzione consente di togliere tensione dal quadro stesso e di sostituire correttamente gli interruttori automatici guasti.

Con un tale apparecchio è molto semplice scollegare qualsiasi ambiente dalla rete di alimentazione centralizzata per manutenzione programmata o per eseguire i necessari lavori di riparazione. L'unità garantirà la completa sicurezza all'operatore e consentirà di eliminare rapidamente tutti i problemi rilevati.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Maggiori informazioni sugli interruttori di carico – nei video qui sotto, dove gli esperti condividono la loro esperienza e i dettagli di installazione.

Caratteristiche di installazione dell'interruttore di carico. Istruzioni passo passo da un esperto.

Descrizione dettagliata e chiara, regole per un uso corretto e scopo diretto del dispositivo da parte di un elettricista professionista.

Panoramica dell'interruttore di carico modulare prodotto da Hyundai. Con questo dispositivo è possibile risolvere economicamente il problema della commutazione del circuito elettrico.

Caratteristiche di funzionamento dell'interruttore di carico VN32-100 e pratica di utilizzo di questo dispositivo come interruttore in circuiti elettrici a corrente alternata 50-60 Hz con tensione nominale di rete 230-400V.

Un interruttore di carico pratico e affidabile contribuisce ad aumentare il livello di sicurezza dell'esercizio della rete elettrica e aiuta ad aprire tempestivamente il circuito di corrente nel punto necessario e a eliminare il guasto insorto o a sostituire l'apparecchiatura guasta.

La presenza di un interruttore garantisce la protezione del cablaggio interno della casa o dell'appartamento, lo protegge dall'usura prematura e ne aumenta significativamente la durata.

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