Interruttore Operativo

Definizione del Dispositivo di Protezione

Un dispositivo di protezione è definito come un dispositivo che apre e chiude i contatti elettrici per proteggere i circuiti da guasti.

Pertanto, i dispositivi di protezione devono funzionare in modo affidabile senza alcun ritardo. Per garantire questa affidabilità, il meccanismo di funzionamento è più complesso di quanto possa sembrare a prima vista. La distanza e la velocità dei contatti mobili durante l'apertura e la chiusura sono parametri di progettazione cruciali per i dispositivi di protezione.

Lo spazio tra i contatti, la distanza di percorrenza dei contatti mobili e la loro velocità sono determinati dal tipo di mezzo di spegnimento dell'arco, dalla corrente e dalla tensione nominali del dispositivo di protezione. L'operazione tipica di un dispositivo di protezione è mostrata in un grafico a curva caratteristica.

Nel grafico, l'asse X rappresenta il tempo in millisecondi e l'asse Y rappresenta la distanza in millimetri.

All'istante T0, la corrente inizia a fluire attraverso la bobina di chiusura. Dopo il tempo T1, il contatto mobile inizia a muoversi verso il contatto fisso. All'istante T2, il contatto mobile tocca il contatto fisso. All'istante T3, il contatto mobile raggiunge la sua posizione di chiusura. T3 – T2 è il periodo di sovraccarico di questi due contatti (contatto mobile e contatto fisso). Dopo il tempo T3, il contatto mobile rimbalza leggermente indietro e poi torna alla sua posizione di chiusura fissa, all'istante T4.

Ora passiamo all'operazione di trip. All'istante T5, la corrente inizia a fluire attraverso la bobina di trip del dispositivo di protezione. All'istante T6, il contatto mobile inizia a muoversi all'indietro per aprire i contatti. Dopo il tempo T7, il contatto mobile si stacca finalmente dal contatto fisso. Il tempo (T7 – T6) è il periodo di sovrapposizione.

All'istante T8, il contatto mobile torna alla sua posizione finale aperta, ma qui non sarà in posizione di riposo poiché ci sarà qualche oscillazione meccanica del contatto mobile prima di arrivare alla sua posizione finale di riposo. All'istante T9, il contatto mobile arriva finalmente alla sua posizione di riposo. Questo vale sia per i dispositivi di protezione standard che per quelli a controllo remoto.

Requisiti per l'Operazione di Apertura del Dispositivo di Protezione

Un dispositivo di protezione deve aprirsi rapidamente per limitare l'erosione dei contatti e interrompere prontamente la corrente difettosa. Tuttavia, la distanza di percorrenza del contatto mobile è anche determinata dalla necessità di mantenere uno spazio sufficiente tra i contatti per resistere alle sollecitazioni dielettriche normali e alla tensione d'impulso atmosferico quando il dispositivo è aperto.

La necessità di trasportare la corrente continua e di resistere a un periodo di arco nel dispositivo di protezione rende necessario l'uso di due set di contatti in parallelo: uno, il contatto primario, sempre realizzato con materiali ad alta conduttività come il rame, e l'altro, il contatto di arco, realizzato con materiali resistenti all'arco come il tungsteno o il molibdeno, che hanno una conducibilità molto inferiore ai contatti primari.

Durante l'operazione di apertura del dispositivo di protezione, i contatti primari si aprono prima dei contatti di arco. Tuttavia, a causa della differenza nella resistenza elettrica e nell'induttanza dei percorsi elettrici dei contatti primari e di arco, è necessario un tempo finito per ottenere la commutazione totale della corrente, cioè dal ramo dei contatti primari o principali al ramo del contatto di arco.

Quindi, quando il contatto mobile inizia a muoversi dalla posizione chiusa alla posizione aperta, lo spazio tra i contatti aumenta gradualmente e dopo un certo tempo si raggiunge una posizione critica del contatto, che indica lo spazio minimo di conduzione richiesto per prevenire il riaccensione dell'arco immediatamente dopo il successivo zero di corrente.

Il resto del percorso è necessario solo per mantenere una forza dielettrica sufficiente tra lo spazio dei contatti e per scopi di decelerazione.

Requisiti per l'Operazione di Chiusura del Dispositivo di Protezione

Durante l'operazione di chiusura del dispositivo di protezione, sono richiesti i seguenti requisiti,

Il contatto mobile deve muoversi verso il contatto fisso con una velocità sufficiente per prevenire il fenomeno di pre-arco. Mentre lo spazio tra i contatti si riduce, l'arco può iniziare prima che i contatti siano finalmente chiusi.

Durante la chiusura dei contatti, il mezzo tra i contatti viene sostituito, quindi è necessaria una potenza meccanica sufficiente durante questa operazione del dispositivo di protezione per comprimere il mezzo dielettrico nella camera di arco.

Dopo aver colpito il contatto fisso, il contatto mobile potrebbe rimbalzare indietro, a causa della forza repulsiva, che non è affatto desiderabile. Pertanto, è necessario fornire energia meccanica sufficiente per superare la forza repulsiva dovuta all'operazione di chiusura in caso di guasto.

Nel meccanismo a molla-molla, generalmente la molla di trip o apertura viene caricata durante l'operazione di chiusura. Pertanto, è necessaria anche una quantità sufficiente di energia meccanica per caricare la molla di apertura.