Un interruttore di circuito è un tipo di dispositivo elettrico, utilizzato per interrompere manualmente qualsiasi circuito altrimenti tramite remoto in circostanze normali. La funzione principale di un interruttore di circuito o CB è quella di interrompere un circuito in alcune condizioni di guasto come un cortocircuito, sovracorrente, ecc. In genere, un interruttore di circuito interrompe o protegge il sistema. Alcuni dispositivi sono associati a interruttori automatici come interruttori a relè, fusibili, ecc.Sono utilizzati anche per lo stesso scopo. Le applicazioni degli interruttori automatici includono principalmente sistemi di alimentazione e industrie per la protezione e il controllo di varie parti del circuito, ovvero trasformatori, interruttori, motori, alternatori, generatori, ecc. Esistono diversi tipi di interruttori automatici utilizzati nelle industrie in cui il circuito dell'aria l'interruttore è un tipo. Questo articolo discute una panoramica dell'interruttore automatico in aria.

Cos'è l'interruttore automatico dell'aria?

Air Circuit Breaker (ACB) è un dispositivo elettrico utilizzato per fornire protezione da sovracorrente e cortocircuito per circuiti elettrici superiori a 800 Amp a 10K Amp. Questi vengono solitamente utilizzati in applicazioni a bassa tensione inferiori a 450 V. Possiamo trovare questi sistemi nei pannelli di distribuzione (sotto i 450V). In questo articolo parleremo del funzionamento di Air Interruttore .

Interruttore automatico in aria

Un interruttore automatico in aria è un interruttore automatico che opera nell'aria come mezzo di estinzione dell'arco, a una determinata pressione atmosferica. Esistono diversi tipi di interruttori automatici aperti e cambio di marcia oggi disponibili sul mercato che sono durevoli, ad alte prestazioni, facili da installare e mantenere. Gli interruttori automatici aperti hanno sostituito completamente gli interruttori automatici dell'olio.

Costruzione dell'interruttore del circuito pneumatico

La costruzione di un interruttore automatico aperto può essere eseguita utilizzando parti interne ed esterne diverse come le seguenti.

Le parti esterne di ACB includono principalmente il pulsante ON & OFF, un indicatore per la posizione del contatto principale, un indicatore per il meccanismo di accumulo di energia, indicatori LED, pulsante RST, controller, targhetta nominale, maniglia per accumulo di energia, display, scossa, pulsante di riposo per guasto, repository a bilanciere, ecc.

Costruzione di ACB

Le parti interne dell'ACB comprendono principalmente la struttura portante con lamiera di acciaio, il trasformatore di corrente utilizzato a protezione dello sganciatore, scatola isolante per gruppi polari, terminali orizzontali, camera d'arco, sganciatore di protezione, morsettiera, molle di chiusura, comando apertura e chiusura CB , piastre per muovere l'arco e contatti principali, piastre per fissi contatti principali e d'arco.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento dell'interruttore automatico è diverso rispetto ad altri tipi di CB. Sappiamo che la funzione fondamentale del CB è quella di fermare il ripristino dell'arco laddove lo spazio tra i contatti resisterà alla tensione di ripristino del sistema.
Anche l'interruttore automatico in aria funziona allo stesso modo ma in modo diverso. Durante l'interruzione di un arco, crea una tensione dell'arco al posto della tensione di alimentazione. Questa tensione può essere definita come la minima tensione necessaria per mantenere l'arco. La tensione di alimentazione può essere aumentata in tre modi diversi mediante un interruttore automatico.
La tensione dell'arco può essere aumentata attraverso il raffreddamento del plasma ad arco.
Una volta ridotta la temperatura del plasma ad arco e il movimento delle particelle, sarà necessario un gradiente di tensione aggiuntivo per mantenere l'arco. La tensione dell'arco può essere aumentata suddividendo l'arco in più serie
Una volta che il percorso dell'arco è aumentato, è possibile aumentare anche la tensione dell'arco. Non appena la lunghezza del percorso dell'arco viene aumentata, il percorso della resistenza aumenterà anche la tensione dell'arco che viene utilizzata attraverso il percorso dell'arco, pertanto la tensione dell'arco può essere aumentata.
La gamma di tensione operativa è fino a 1KV. Comprende due serie di contatti in cui la coppia principale utilizza la corrente e il contatto realizzato con il rame. Un'altra coppia di contatti può essere realizzata con il carbonio. Una volta aperto l'interruttore, il primo contatto principale si sblocca.
Durante l'apertura del contatto principale, il contatto dell'arco rimane collegato. Ogni volta che i contatti dell'arco vengono divisi, viene avviato l'arco. L'interruttore automatico è obsoleto per la tensione media.

Interruttore automatico in funzione

Gli interruttori automatici in aria funzionano con i loro contatti in aria libera. Il loro metodo di controllo dell'estinzione dell'arco è completamente diverso da quello degli interruttori automatici in olio. Sono sempre utilizzati per l'interruzione a bassa tensione e ora tendono a sostituire gli interruttori in olio ad alta tensione. La figura mostrata di seguito illustra il principio di funzionamento del circuito dell'interruttore in aria.

Gli interruttori automatici in aria hanno generalmente due coppie di contatti. La coppia principale di contatti (1) trasporta la corrente a carico normale e questi contatti sono realizzati in rame metallico. La seconda coppia è il contatto d'arco (2) ed è realizzata in carbonio. Quando si apre l'interruttore, i contatti principali si aprono per primi. Quando i contatti principali si sono aperti, i contatti d'arco sono ancora in contatto tra loro.

Quando la corrente ottiene un percorso parallelo a bassa resistenza attraverso il contatto d'arco. Durante l'apertura dei contatti principali, non ci sarà arco nel contatto principale. L'arco viene avviato solo quando alla fine i contatti dell'arco sono separati. Ciascuno dei contatti dell'arco è dotato di un corridore dell'arco che aiuta.

“cosa fa una sottostazione ”

La scarica dell'arco si sposta verso l'alto a causa degli effetti sia termici che elettromagnetici, come mostrato in figura. Quando l'arco viene spinto verso l'alto, entra nello scivolo dell'arco, costituito da schizzi. L'arco nello scivolo diventerà più freddo, si allungherà e si spezzerà, quindi la tensione dell'arco diventa molto più grande della tensione del sistema al momento dell'azionamento di un interruttore automatico in aria, e quindi l'arco si estingue finalmente durante lo zero corrente.

La scatola del circuito del freno pneumatico è realizzata in materiale isolante ed ignifugo ed è suddivisa in diverse sezioni dalle barriere dello stesso materiale. Nella parte inferiore di ogni barriera c'è un piccolo elemento conduttore di metallo tra un lato della barriera e l'altro. Quando l'arco, spinto verso l'alto dalle forze elettromagnetiche, entra nel fondo dello scivolo, viene diviso in più sezioni dalle barriere, ma ogni pezzo metallico garantisce continuità elettrica tra gli archi in ogni sezione, i vari archi sono di conseguenza in serie .

Le forze elettromagnetiche all'interno di ciascuna sezione dello scivolo fanno sì che l'arco in quella sezione inizi la forma di un'elica, come mostrato sopra, figura (b). Tutte queste eliche sono in serie in modo che la lunghezza totale dell'arco sia stata notevolmente estesa e la sua resistenza sia abbondantemente aumentata. Ciò influenzerà la riduzione della corrente nel circuito.

La figura (a) mostra lo sviluppo dell'arco dal momento in cui lascia i contatti principali fino a quando è all'interno dello scivolo dell'arco. Quando la corrente cessa successivamente a una corrente zero, l'aria ionizzata nel percorso in cui l'arco era stato in parallelo con i contatti aperti e agisce come una resistenza di shunt attraverso entrambi i contatti e l'auto-capacità C, mostrato di seguito figura con rosso ad alta resistenza R.

Quando inizia l'oscillazione tra C e L come descritto per l'interruttore idealizzato mostrato nella figura sotto, questa resistenza smorza fortemente l'oscillazione. Certamente, di solito è così pesante che lo smorzamento è critico, l'oscillazione non può aver luogo affatto e la tensione di ripristino, invece di apparire come un'oscillazione ad alta frequenza, aumenta il battito morto al suo valore finale di tensione del generatore di picco. Questo è mostrato sotto la forma d'onda inferiore.

CB idealizzato con forme d'onda

Tipi di interruttori automatici in aria

Il circuito dell'aria gli interruttori sono per lo più di quattro tipi e sono ampiamente utilizzati per il mantenimento della media tensione interna e degli interruttori di casa.

Tipo a rottura normale ACB o ACB a esplosione incrociata
Tipo di scoppio magnetico ACB
Interruttore del circuito di interruzione dell'aria dello scivolo d'aria
Interruttore di circuito a getto d'aria

Interruttore automatico con interruzione in aria del tipo a rottura normale

Gli interruttori automatici in aria del freno sono la forma più semplice di interruttori in aria. I principali punti di contatto sono realizzati a forma di due corna. L'arco di questi interruttori di circuito si estende da una punta all'altra. Questo tipo di interruttore è noto anche come ACB a scoppio incrociato. La disposizione di questo può essere eseguita attraverso una camera (scivolo dell'arco) che è circondata dal contatto.

La camera o scivolo dell'arco aiuta a ottenere il raffreddamento ed è realizzata con materiale refrattario. Lo scivolo dell'arco contiene le pareti interne ed è separato in piccoli scomparti mediante piastre metalliche di separazione. Queste piastre sono divisori dell'arco in cui ogni scomparto funzionerà come un mini-scivolo dell'arco.

Il primo arco si divide in una sequenza di archi in modo che tutte le tensioni dell'arco diventino più alte rispetto alla tensione del sistema. Questi sono utilizzati nelle applicazioni a bassa tensione.

Interruttore automatico a rottura d'aria di tipo magnetico

Gli interruttori automatici magnetici ad aria compressa vengono utilizzati con capacità di tensione fino a 11KV. L'estensione dell'arco può essere ottenuta dal campo magnetico fornito dalla corrente nelle bobine di blowout.

Questo tipo di interruttore automatico fornisce il controllo magnetico sul momento dell'arco per creare l'estinzione dell'arco nei dispositivi. Quindi, questa estinzione può essere controllata attraverso un campo magnetico che viene fornito dal flusso di corrente all'interno delle bobine di scoppio. Il collegamento delle bobine di blow-out può essere effettuato in serie attraverso il circuito che viene interrotto.

“tipi di generatore di corrente continua ”

Come suggerisce il nome, queste bobine sono chiamate 'blow out the coil'. Il campo magnetico non gestisce l'arco che si forma nell'interruttore, tuttavia sposta l'arco in scivoli d'arco ovunque l'arco sia raffreddato ed esteso di conseguenza. Questi tipi di CB vengono utilizzati fino a 11kV.

Interruttore del circuito di interruzione dell'aria dello scivolo d'aria

Nell'interruttore di interruzione in aria dello scivolo d'aria, i contatti principali sono generalmente costituiti da rame e conducono corrente in posizioni chiuse. Gli interruttori automatici per interruttori in aria hanno una bassa resistenza di contatto e sono argentati. I contatti ad arco sono solidi, resistenti al calore e sono realizzati in lega di rame.

Questo interruttore automatico include due tipi di contatti come principale e ad arco o ausiliario. La progettazione dei contatti principali può essere eseguita con piastre in rame e argento che hanno meno resistenza e conducono la corrente all'interno della posizione chiusa. Altri tipi come l'arco o ausiliari sono progettati con lega di rame perché sono resistenti al calore.

Questi sono usati per evitare di danneggiare i contatti principali a causa di archi elettrici e possono essere semplicemente modificati una volta richiesto. Durante il funzionamento di questo interruttore, entrambi i contatti vengono aperti dopo e prima della chiusura dei contatti principali nell'interruttore.

Interruttore di circuito a getto d'aria

Questi tipi di interruttori automatici vengono utilizzati per tensioni di sistema da 245 KV e 420 KV e anche di più, in particolare dove è necessario un funzionamento rapido dell'interruttore. I vantaggi di questo interruttore di circuito rispetto al tipo di olio sono elencati di seguito.

Il pericolo di incendio non può essere causato
La velocità di interruzione è elevata durante il funzionamento di questo interruttore.
L'estinzione dell'arco è più veloce durante il funzionamento di questo demolitore.
La durata dell'arco è simile per tutti i valori delle interruzioni di corrente.
Una volta che la durata dell'arco è inferiore, è possibile realizzare meno calore dall'arco ai contatti, quindi la durata del contatto diventa più lunga.
Il mantenimento della stabilità del sistema è ben mantenuto perché dipende dalla velocità di manovra dell'interruttore.
Richiede meno manutenzione rispetto all'interruttore automatico a olio.
I tipi di interruttori automatici a getto d'aria sono tre tipi come un'esplosione assiale e un'esplosione assiale con un contatto mobile scorrevole e un'esplosione incrociata.

Manutenzione dell'interruttore del circuito pneumatico

Gli ACB funzionano come dispositivi di protezione del circuito per un'ampia gamma di applicazioni a bassa tensione fino a 600 V CA come UPS, generatori, mini centrali elettriche, schede di distribuzione MCCB, ecc. E le loro dimensioni vanno da 400 A a 6300 A, altrimenti maggiori.

In questo interruttore automatico, quasi il 20% dei guasti nel sistema di distribuzione dell'alimentazione si verifica a causa di minore manutenzione, grasso resistente, polvere, corrosione e parti congelate. Quindi la manutenzione dell'interruttore è la scelta ideale per garantire un funzionamento costante e per estenderne la durata.

La manutenzione dell'interruttore automatico è molto importante. Per questo, dovrebbe essere prima spento e poi separato da entrambe le facce aprendo l'isolatore elettrico richiesto. L'interruttore dovrebbe essere lavorato ogni anno in questa condizione non isolata per aree limitate e distanti. L'interruttore deve essere azionato elettricamente da limitato e quindi isolato meccanicamente da limitato. Questo tipo di processo renderà il demolitore più consistente staccando qualsiasi strato esterno sviluppato tra le facce scorrevoli.

Procedura di prova degli interruttori automatici in aria

Il test degli interruttori automatici viene utilizzato principalmente per controllare il funzionamento di ciascun sistema di commutazione e la programmazione dell'intera struttura di intervento. Quindi, il test è molto essenziale per qualsiasi tipo di interruttore automatico per garantire prestazioni sicure e coerenti. Rispetto ad altri dispositivi, l'esecuzione dei test è più impegnativa.

Quando si verifica un malfunzionamento in un interruttore di circuito, può portare a un cortocircuito all'interno delle bobine, un comportamento errato, danneggiare i collegamenti meccanici, ecc. Pertanto, gli interruttori di circuito devono essere testati regolarmente per superare tutti questi guasti.

I diversi tipi di test eseguiti nell'interruttore includono principalmente meccanico, termico, dielettrico, cortocircuito, ecc. I test di routine di un interruttore automatico sono un test di scatto, resistenza di isolamento, connessione, resistenza di contatto, scatto per sovraccarico, scatto magnetico istantaneo, ecc.

Come possono essere eseguiti i test?

Per testare un interruttore di circuito, vengono utilizzati diversi tipi di apparecchiature di prova per verificare le condizioni dell'interruttore di circuito in qualsiasi sistema di alimentazione. Questo test può essere eseguito attraverso diversi metodi di test e tipi di apparecchiature di test. I dispositivi di test sono analizzatore, micro ohmmetro, tester di iniezione primaria con corrente elevata, ecc. Ci sono alcuni vantaggi del test degli interruttori di circuito come i seguenti.

Le prestazioni dell'interruttore possono essere migliorate.
Il circuito può essere controllato a carico o scarico.
Riconosce la necessità di manutenzione
I problemi possono essere evitati
È possibile identificare i primi segnali di guasto

Vantaggi

Il vantaggi di un interruttore automatico in aria include il seguente.

Impianto di richiusura ad alta velocità
Utilizzato per operazioni frequenti
Hai bisogno di meno manutenzione
Funzionamento ad alta velocità
Il rischio di incendio può essere eliminato non come negli interruttori automatici dell'olio
Tempo di arco breve e costante, quindi la combustione dei contatti è inferiore

Inconvenienti

Gli svantaggi dell'interruttore automatico in aria includono quanto segue.

Uno svantaggio del principio dello scivolo d'arco è la sua inefficienza a basse correnti dove i campi elettromagnetici sono deboli.
Lo scivolo stesso non è necessariamente meno efficiente nella sua azione di allungamento e deionizzazione rispetto a correnti elevate, ma il movimento dell'arco nello scivolo tende a diventare più lento e non si ottiene necessariamente un'interruzione ad alta velocità.

Applicazioni degli interruttori automatici in aria

Gli interruttori automatici in aria vengono utilizzati per il controllo degli ausiliari delle centrali elettriche e degli impianti industriali. Offrono protezione agli impianti industriali, macchine elettriche come trasformatori , condensatori e generatori.

Sono principalmente utilizzati per la protezione delle piante, dove ci sono possibilità di rischio di incendio o esplosione.
Il principio del freno pneumatico dell'arco del circuito dell'interruttore d'aria viene utilizzato in Circuiti DC e circuiti AC fino a 12KV.
L'aria interruttori hanno un alto potere di resistenza che aiuta ad aumentare la resistenza dell'arco dividendo, raffreddando e allungando.
Un interruttore automatico aperto viene utilizzato anche nel sistema di condivisione dell'elettricità e NGD circa 15kV

Quindi, si tratta di Air Circuit Breaker (ACB), del suo funzionamento e delle sue applicazioni. Ci auguriamo che tu abbia una migliore comprensione di questo concetto. Inoltre, eventuali dubbi in merito a questo concetto o per realizzare eventuali progetti elettrici ed elettronici , per favore dai il tuo feedback commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di ACB?