Introduzione

Gli interruttori automatici scatolati sono utilizzati nei sistemi di distribuzione dell'alimentazione come dispositivi di protezione e commutazione ad alta corrente. Questo articolo riguarda gli interruttori automatici scatolati, noti come MCCB. Discuteremo degli MCCB, della loro costruzione, dei tipi disponibili e delle loro applicazioni.

Cos'è un interruttore automatico scatolato?

Gli interruttori automatici scatolati sono uno dei principali dispositivi di gestione dell'alimentazione disponibili negli ambienti industriali. Gli MCCB possono anche essere identificati come una versione rinforzata e superiore degli interruttori miniaturizzati domestici. Gli interruttori automatici miniaturizzati (MCB) si trovano principalmente nei quadri di distribuzione dell'alimentazione domestica per controllare l'energia elettrica applicata a diversi circuiti all'interno di un locale.

Gli interruttori automatici scatolati sono destinati principalmente ad essere utilizzati come dispositivi di protezione dell'alimentazione. Mentre un normale MCB utilizzato in un quadro di distribuzione domestico ha una corrente nominale da 2 A a 125 A, un MCCB può avere una corrente nominale continua fino a 2500 Ampere. Ciò rende gli MCCB la scelta ideale per le applicazioni industriali ad alta potenza.

Questi dispositivi sono utilizzati anche come dispositivi di isolamento dell'alimentazione ad alta corrente e bassa tensione per gestire l'energia elettrica e sono disponibili per l'acquisto in entrambi i tipi CA e CC. Gli MCCB di tipo CC sono più complicati degli MCCB CA a causa della natura dell'arco che si forma quando un interruttore CC si disinnesta.

Gli MCCB forniscono caratteristiche simili a quelle degli MCB come,

• Azione di commutazione/isolamento dell'alimentazione
  • Gli MCCB sono disponibili anche in configurazioni unipolari o tripolari. Ciò significa che l'interruttore MCCB può fungere da interruttore in grado di isolare completamente o parzialmente l'impianto elettrico dalla fonte di alimentazione primaria. Questa è un'applicazione meno comune degli MCCB.
• Protezione da sovraccarico
  • La protezione da sovraccarico è il tipo di protezione offerto da un dispositivo di sicurezza elettrica interrompendo automaticamente l'alimentazione se il carico collegato assorbe corrente eccessiva per un periodo di tempo prolungato.
• Protezione dai guasti elettrici
  • Guasti come guasti da linea a terra o guasti da linea a linea possono causare picchi di corrente estremamente elevati che devono essere interrotti immediatamente. Gli MCCB sono in grado di mantenere la massima corrente nominale pur avendo capacità di spegnimento istantaneo per sovracorrenti eccessive.

Rispetto agli interruttori automatici miniaturizzati (MCB), gli interruttori automatici scatolati presentano alcuni vantaggi aggiuntivi come,

• Isolamento ad alta tensione
  • Gli interruttori automatici scatolati sono generalmente racchiusi in custodie di plastica più grandi in grado di resistere a temperature elevate, urti e vibrazioni. Possono essere utilizzati in modo sicuro in applicazioni come 400 V o 600 V in cui è richiesto l'isolamento ad alta tensione.
• Soglie programmabili/regolabili
  • Nei moderni interruttori automatici scatolati, è possibile regolare parametri come la temperatura di protezione da sovraccarico termico, la soglia di sovracorrente, il tempo di attivazione della sovracorrente e la corrente di guasto. Ciò semplifica l'applicazione di un modello MCCB su un'ampia gamma di applicazioni.
• Opzioni aggiuntive
  • I produttori di MCCB hanno iniziato a includere funzionalità più avanzate come il telerilevamento e il monitoraggio per il monitoraggio del consumo energetico in tempo reale e la configurazione delle impostazioni remote. Ci sono alcuni marchi che consentono di aggiungere accessori esterni come la connettività della rete di comunicazione industriale e gli allarmi.
• Valutazione attuale molto più grande
  • Gli interruttori automatici scatolati possono gestire correnti elevate a differenza degli MCB. Questo li rende la scelta ideale per la protezione del sistema di alimentazione in applicazioni industriali e domestiche.

Wikipedia sugli interruttori automatici scatolati

Gli interruttori automatici scatolati rientrano nella categoria di dispositivi di protezione dell'energia elettrica. Secondo wikipedia, "A interruttore è un dispositivo di sicurezza elettrica progettato per proteggere un elettrico circuito dai danni causati da un sovracorrente or cortocircuito. La sua funzione di base è interrompere il flusso di corrente per proteggere le apparecchiature e prevenire il rischio di fuoco. A differenza di un file fusibile, che funziona una volta e poi deve essere sostituito, un interruttore può essere ripristinato (manualmente o automaticamente) per riprendere il normale funzionamento.

Nelle applicazioni domestiche, commerciali e industriali in cui la tensione del sistema è considerata bassa (inferiore a 100 V CA), gli MCCB vengono utilizzati per gestire correnti fino a 2500 Ampere. Le caratteristiche degli interruttori di bassa tensione sono ulteriormente descritte in IEC947 definizione degli standard.

L'articolo di Wikipedia trovato in questo link contiene informazioni aggiuntive relative ai tipi di interruttori automatici e alla loro teoria di funzionamento.

Prima di discutere i tipi di MCCB, esaminiamo alcuni dei parametri comuni degli MCCB.

Spiegazione dei parametri MCCB

Parametro	Descrizione
Corrente di telaio nominale (Inm)	Questa è la corrente massima che l'MCCB può gestire. Questo è tipicamente il valore massimo dell'intervallo di corrente di intervento regolabile.
Corrente nominale (in)	Questa è la corrente di intervento dell'interruttore. Questo valore è inferiore alla corrente di telaio nominale ed è regolabile.
Tensione nominale di isolamento (Ui)	La tensione di isolamento è la tensione massima sopportabile che l'alloggiamento dell'interruttore può gestire. Questo viene misurato in condizioni di laboratorio.
Tensione operativa nominale (Ue)	Tensione di esercizio continua dell'interruttore MCCB. Questa è la tipica tensione di sistema e può essere inferiore.
Tensione nominale di tenuta all'impulso (Ufolletto)	La tensione nominale di tenuta agli impulsi è la tensione che l'MCCB è in grado di gestire durante un evento di sovratensione come un fulmine. Il test è standardizzato per un impulso di 1.2/50 microsecondi.
Capacità di interruzione di cortocircuito (ics)	I_cs è la massima corrente di guasto che un MCCB può gestire senza danneggiare l'unità in modo permanente. Il dispositivo deve essere sempre utilizzato al di sotto di questo limite.
Resistenza meccanica	Ciò fornisce una stima dei cicli di accensione/spegnimento manuali prima che il sistema di leve meccaniche si guasti.
Resistenza elettrica	La durata elettrica fornisce una cifra su quante volte un'unità può scattare prima che sia necessario sostituirla.

Tipi di interruttori automatici scatolati

Esistono diversi tipi di interruttori automatici scatolati classificati per diverse applicazioni. Disponiamo di 5 categorie principali di MCCB utilizzate per soddisfare le diverse esigenze attuali.

• MCCB di tipo B
  • Gli MCCB di tipo B sono il tipo più comune di MCCB presenti nei quadri di distribuzione. Scattano tra 3-5 volte la corrente nominale. Il tempo di intervento è regolabile da 40 millisecondi a 13 secondi. Questi sono comunemente usati per la protezione del sottocircuito/carico resistivo come l'illuminazione e gli elementi riscaldanti.
• MCCB di tipo C
  • Con una corrente di intervento moderatamente elevata di 5-10 volte la corrente nominale, gli MCCB di tipo C si trovano nelle applicazioni con carichi induttivi. Il tempo di risposta può essere compreso tra 40 millisecondi e 5 secondi.
• MCCB di tipo D
  • Gli MCCB di tipo D sono più adatti per applicazioni commerciali e industriali in cui vengono utilizzati carichi altamente induttivi e capacitivi come pompe e motori. Possono sopportare correnti di picco più elevate rispetto ai tipi B e C.
• MCCB di tipo K
  • Questo tipo di MCCB è progettato principalmente per applicazioni industriali in cui vengono utilizzati motori ad alta potenza come mulini e macchinari pesanti. Le unità sono generalmente montate su quadri di ingresso o di distribuzione.
• MCCB di tipo Z
  • Il tipo più sensibile di MCCB è la categoria Z. Questi scattano tra 2 e 3 volte la corrente nominale. Gli MCCB di tipo Z vengono utilizzati per proteggere componenti elettronici altamente sensibili come strumenti medici e dispositivi a semiconduttore come i server.

Gli MCCB sono inoltre classificati in base al principio di funzionamento:

• MCCB a sgancio magnetotermico
  • Questo tipo di MCCB si basa sull'espansione bimetallica e sull'equilibrio di corrente in fasi per attivare il contatto. La caratteristica di intervento a tempo inverso rende gli MCCB magnetotermici la scelta ideale per applicazioni residenziali e industriali.

• Rilascio elettronico MCCB
  • Questo tipo di MCCB ha un circuito elettronico di potenza separato che monitora il flusso di corrente e fa scattare l'interruttore di conseguenza. Ciò è vantaggioso rispetto agli MCCB magnetotermici in cui le prestazioni di intervento degli MCCB a rilascio elettronico non sono influenzate dalla temperatura ambiente.

• Microprocessore Rilascio MCCB
  • Gli MCCB di tipo a microprocessore dispongono di un proprio controller intelligente che monitora dinamicamente il flusso di corrente e altri parametri. La corrente viene misurata in valore True RMS, pertanto le prestazioni di rilevamento possono essere ottimizzate e controllate.

Schema e costruzione dell'interruttore automatico scatolato

Diamo un'occhiata all'interno di un MCCB. Gli MCCB sono molto simili agli MCB ma sono di dimensioni maggiori e quindi del rating attuale. Ecco un diagramma in sezione trasversale che mostra la struttura interna di un MCCB.

• Custodia sagomata
  • Gli MCCB prendono il nome dalla struttura esterna dell'unità. Si tratta generalmente di un alloggiamento a base di polimero rinforzato con fibra di vetro. Ha due parti e rivettate insieme per formare l'alloggiamento del contatto interno.

• Dispositivo di sgancio per sovracorrente, sovraccarico termico con maniglia esterna
  • L'azione di commutazione viene eseguita da un meccanismo a molla. Ciò consente il funzionamento manuale o elettrico. Quando l'interruttore è impostato su una posizione, il meccanismo blocca l'interruttore in posizione chiusa.

C'è una bobina di rilascio termico e una bobina di rilascio di sovracorrente poste in serie con il circuito principale. Lo sganciatore di minima tensione è in parallelo all'alimentazione. Simile a un MCB, il meccanismo di sgancio è costituito da una striscia bimetallica che si espande al passaggio della corrente. Al superamento della soglia, fa scattare il meccanismo di sgancio che sblocca lo scrocco meccanico per interrompere il contatto.

• Dispositivo di estinzione dell'arco
  • L'estintore ad arco è un dispositivo specializzato che si trova su MCCB ad alta corrente e Interruttori automatici in aria. Quando un circuito elettrico caricato viene interrotto in corrispondenza di un interruttore come un MCCB, si genera un arco elettrico tra i contatti scollegati. Questo è molto comune quando si interrompono carichi altamente induttivi.

Questo arco elettrico può ionizzare l'aria circostante e può causare rischi di incendio e talvolta anche lesioni personali. Ciò influisce sull'integrità materiale dei contatti e dell'alloggiamento. 

La camera di estinzione dell'arco svolge un ruolo importante in termini di estinzione di tali archi. Questo è costituito da più piastre isolanti con traferro che possono essere realizzate in materiali metallici o non metallici. Quando il contatto principale si apre, un soffio d'aria soffia l'arco verso l'alto e nella camera d'arco per aumentare la resistenza dell'arco e spegnerlo rapidamente.

• Connettori/Terminali
  • È disponibile una serie di robusti terminali a vite che sono fisicamente isolati l'uno dall'altro per fornire un adeguato isolamento ad alta tensione e capacità di trasporto di corrente.
• Pulsante di viaggio
  • Il pulsante di sgancio manuale è disponibile nella maggior parte degli MCCB per testare la funzionalità.
• Circuiti di comunicazione e controllo remoto opzionali
  • I modelli MCCB più avanzati forniscono opzioni espandibili come il monitoraggio remoto e il controllo sul dispositivo. Questa è una parte opzionale e può essere acquistata dal produttore e installata su un'unità base esistente come aggiornamento. Il Siemens 3VAUL serie è uno di questi MCCB avanzati con ETU (Electronic Trip Unit).

Funzioni di MCCB

Gli MCCB offrono due funzioni principali:

1. Protezione da sovraccarico
2. Protezione di cortocircuito

Oltre alle funzioni primarie, gli MCCB offrono anche le seguenti funzioni di protezione opzionali. 

1. Protezione da guasto a terra
2. Protezione da sovratensione
3. Protezione di massima corrente ritardata
4. Protezione corrente neutra
5. Protezione differenziale a terra
6. Protezione da squilibrio di corrente
7. Protezione da sottotensione
8. Protezione da corrente inversa

Si prega di notare che la disponibilità delle funzionalità sopra menzionate può variare da produttore a produttore o da modello a modello.

Prezzo dell'interruttore automatico scatolato

Gli interruttori automatici stampati diventano costosi a seconda delle loro caratteristiche primarie come la massima corrente continua. Di solito partono da $ 10- $ 20 e possono costarti fino a poche migliaia di dollari in base a funzionalità come i moduli di controllo remoto.

Applicazione MCCB

I locali industriali, domestici e commerciali sono tutti dotati di quadri di distribuzione principali (MDB). Questi quadri di distribuzione sono i punti centrali che distribuiscono l'energia elettrica ai locali. L'MCCB funge da interruttore principale che instrada l'alimentazione ai sottocircuiti in un quadro di distribuzione fornendo al contempo protezione da sovracorrente e cortocircuito.

Nell'immagine mostrata sotto, puoi vedere che c'è un MCCB ad alta corrente nella parte superiore del quadro di distribuzione e da lì altri tre MCCB ricevono l'alimentazione per controllare i sottocircuiti. Mentre gli MCCB più piccoli forniscono protezione a livello di sottocircuito, l'MCCB primario funge da interruttore di alimentazione principale che può interrompere l'alimentazione all'intero sistema.

Conclusione

Gli MCCB hanno una funzionalità simile a un MCCB (Miniature Circuit Breaker) con funzionalità aggiuntive e una capacità di corrente molto più elevata. Sebbene siano progettati per scattare in condizioni di sovracorrente e proteggere il circuito, in genere trascorrono l'intera vita in posizione chiusa (accesi) con attivazioni occasionali in caso di guasto.