Immaginate che la linea di produzione di una grande fabbrica si interrompa improvvisamente, che un data center sia paralizzato da un'interruzione di corrente o che le attrezzature ospedaliere critiche non funzionino più.Dietro questi scenari si nascondono spesso rischi nascosti nei sistemi di energia elettricaGli interruttori a bassa tensione servono come salvaguardia vitale per proteggere le linee di salvataggio elettriche di queste strutture critiche.La comprensione delle sue tecnologie di base e dei criteri di selezione è essenziale per garantire, affidabile ed efficiente funzionamento del sistema di alimentazione.
Funzionando come il "centro di controllo" di un sistema di alimentazione, gli interruttori a bassa tensione consolidano dispositivi di protezione del circuito come interruttori, fusibili e interruttori per proteggere, controllare,e isolare le apparecchiature elettricheQuesti componenti sono ospitati all'interno di strutture metalliche, con molteplici strutture che formano un'unità o un'assemblaggio di interruttori.e nelle strutture commerciali e industriali di medie e grandi dimensioni, questi sistemi seguono gli standard IEEE in Nord America e gli standard IEC altrove.
L'apparecchio di scambio a bassa tensione a chiusura metallica rappresenta un prodotto di distribuzione trifase progettato perapparecchiature elettriche con potenza affidabile che funzionano a tensioni fino a 1000 volt e a correnti fino a 6000 ampereLe classifiche tipiche degli apparecchi di commutazione ANSI/NEMA si estendono a 635 volt con classifiche di bus di corrente continua fino a 10.000 ampere per le configurazioni di alimentazione parallele.
Questa apparecchiatura, posizionata sul lato a bassa tensione dei trasformatori di distribuzione (con l'unità combinata denominata sottostazione), alimenta centri di controllo dei motori a bassa tensione, pannelli di distribuzione,e vari circuiti di filialiEsso fornisce applicazioni critiche nell'industria pesante, manifatturiera, mineraria, petrolchimica, utilities, trattamento delle acque, data center e strutture sanitarie.
Una configurazione standard di interruttori a bassa tensione presenta tre compartimenti isolati, creando una robusta struttura difensiva:
- Compartimento di interruttore:In verticale ospita fino a quattro interruttori di corrente con isolamento individuale per prevenire la propagazione di guasti
- Compartimento dell'autobus:Posizionato dietro interruttori con barriere isolanti tra sezioni di autobus adiacenti
- Compartimento per i cavi:Situato nella parte posteriore con divisori ventilati facoltativi e pannelli accessibili per i collegamenti dei cavi
Questa progettazione di accesso posteriore aumenta la sicurezza evitando il contatto accidentale con i conduttori attivi e contenendo i danni da lampo d'arco.Configurazioni alternative di accesso frontale consentono installazioni murali simili a pannelli di distribuzione.
Le barre di rame placcate d'argento o di stagno formano le "autostrade" elettriche all'interno dei interruttori.L'isolamento tra le fasi è mantenuto attraverso adeguate spazi d'aria o materiali applicati quando l'intervallo si rivela insufficiente.
Gli interruttori di corrente a bassa tensione (LV-PCB) con unità trip integrate forniscono una protezione cruciale contro i cortocircuiti e i sovraccarichi.dispositivi montati su porte possono interrompere i guasti attraverso contatti separati dall'aria (a differenza degli interruttori a vuoto a media tensione), guadagnandosi la denominazione di "interruttore d'aria".
I parametri critici di selezione includono:
- tensione massima (tipicamente 635V)
- Frequenza di potenza (50/60Hz)
- Classe di isolamento (2,2 kV)
- Corrente continua (fino a 10.000 A)
- resistenza al cortocircuito (fino a 200 kA)
- Resistenza a breve durata (fino a 100 kA per 30 cicli)
Gli apparecchi di commutazione moderni incorporano sofisticati sistemi di attenuazione dei lampi d'arco:
- Altri apparecchi per la produzione di calore
- Costruzioni resistenti all'arco
- Interblocco selettivo di zona (ZSI)
- Sistemi di manutenzione per la riduzione dei lampi di arco
- Relai di rilevamento specializzati
- Protezione del differenziale di bus
Tra i principali standard di regolamentazione figurano:
- ANSI/IEEE C37.20.1 (dispositivi di scambio LV chiusi in metallo)
- ANSI/IEEE C37.20.7 (prova di errore di arco)
- UL 1558/UL 1066 (norme per interruttori)
Questa classificazione critica (SCCR) determina la corrente massima di guasto che l'assemblaggio può sopportare in sicurezza per ≥ 4 cicli a tensione nominale.L'intera capacità di cambio corrisponde alla capacità del interruttore più basso.
Per definire la corrente massima che un dispositivo di protezione può interrompere in modo sicuro, tale valore deve superare sia il valore di resistenza del interruttore che la corrente di guasto disponibile per il sistema.
Questa classificazione a due componenti (in genere 30 cicli) indica la capacità dell'assemblaggio di sopportare correnti di guasto specificate senza danni, cruciale per il coordinamento selettivo.
Un corretto coordinamento garantisce solo i più vicini spostamenti dell'interruttore a monte durante i guasti, mantenendo l'affidabilità del sistema.Questo approccio può aumentare l'energia incidente, il che richiede un'attenta valutazione NEC 240.87 conformità per l'attenuazione dei lampi d'arco.
Mentre entrambi distribuiscono l'energia, gli interruttori offrono caratteristiche superiori:
- Interruttori rimovibili e utilizzabili rispetto a MCCB fissi
- resistenza a 30 cicli rispetto a 3 cicli
- Protezione avanzata da lampi di arco
- Capacità di coordinamento rafforzate
La modernizzazione attraverso dispositivi elettronici intelligenti (IED) compresi interruttori intelligenti, sensori e relè basati su microprocessori consente un monitoraggio avanzato, analisi,e ottimizzazione dei sistemi basati sul cloud per migliorare la sicurezza e le prestazioni.