Cos'è un interruttore differenziale?
Un interruttore differenziale (ELCB), noto anche come interruttore di protezione da dispersione a terra o interruttore di protezione da perdite a terra, è un dispositivo di sicurezza elettrica. Viene utilizzato principalmente per interrompere automaticamente l’alimentazione per proteggere il corpo umano da scosse elettriche quando si verifica un guasto di dispersione nell’apparecchiatura.
Alcuni interruttori differenziali sul mercato hanno solo la funzione di protezione da perdite e interruzione dell’alimentazione e devono essere utilizzati in combinazione con elementi protettivi come fusibili, relè termici e relè di sovracorrente. Naturalmente, alcuni interruttori differenziali hanno anche funzioni di protezione contro perdite, scosse elettriche, sovraccarichi e cortocircuiti.
La struttura dell'ELCB
L’interruttore differenziale è in realtà una sovrapposizione di un interruttore ordinario e di un modulo di protezione da perdite, i dettagli sono i seguenti:
Interruttore
L’interruttore è composto principalmente da contatti, sistema di estinzione dell’arco, rilascio elettromagnetico, meccanismo di trasmissione e guscio isolante, ecc., e svolge le funzioni di accensione, controllo e protezione nel circuito.
Modulo di protezione da perdite
Il modulo di protezione da perdite è composto principalmente da componenti di misurazione, componenti di calcolo e amplificazione, componenti di esecuzione dell’operazione, componenti di test e così via.
- L’elemento di misurazione è composto principalmente da trasformatori a zero sequenza, che possono rilevare la corrente di dispersione e inviare segnali.
- Il componente amplificatore operativo è un set completo di dispositivi di circuito composto da ponte raddrizzatore, tiristore, resistenza e condensatore, ecc., che può amplificare la debole corrente di dispersione e condurla all’attuatore.
- L’attuatore è composto da relè e altre parti, che possono pilotare l’interruttore principale per lo sgancio protettivo dopo aver ricevuto il segnale.
- L’elemento di test è un insieme di circuiti indipendenti composti da pulsanti di test e resistori, che possono simulare abilmente lo stato di dispersione per testare se la funzione del protettore è normale.
Come funziona l'ELCB?
Come mostrato nella figura seguente, è lo schema del principio di funzionamento dell’ELCB.
I pin del chip del circuito sono descritti come segue:
- il pin 1 è il pin di trigger SCR
- il pin 2 è l’ingresso invertente dell’amplificatore operativo all’interno del chip
- il pin 3 è l’ingresso non invertente dell’amplificatore operativo all’interno del chip
- il pin 4 è il pin di massa
- il pin 5 è l’uscita dell’amplificatore operativo all’interno del chip
- il pin 6 è il campionamento di corrente
- il pin 7 è il condensatore di ritardo
Quando l’apparecchiatura funziona normalmente, le correnti del filo vivo e del filo neutro sono uguali e il trasformatore di corrente non ha corrente di induzione in questo momento. La somma dei vettori di corrente nel trasformatore è zero (la corrente è un vettore direzionale, come “+” nella direzione del flusso in uscita e “-” nella direzione del ritorno. offset).
Quando si verifica una dispersione e la corrente è superiore a 30 mA, il trasformatore di corrente genera una corrente indotta, facendo sì che la tensione al pin 2 del chip sia maggiore di quella al pin 3 e il pin 1 del chip emetta un livello alto. Il tiristore viene attivato e acceso dopo aver ottenuto un livello alto e la bobina di sgancio viene alimentata per lo sgancio. Questo è il principio di funzionamento dell’interruttore differenziale.
Tipi di ELCB
Secondo il principio di funzionamento, ci sono tre tipi principali di ELCB:
ELCB a funzionamento di tensione (VO-ELCB)
Questo tipo di ELCB funziona in base alla differenza di tensione tra i conduttori di linea e neutro. Quando si verifica un guasto, causando una corrente di dispersione, la differenza di tensione fa scattare l’ELCB e interrompe il circuito. Gli ELCB VO sono comunemente utilizzati in applicazioni residenziali e piccole attività commerciali.
ELCB ad azionamento di corrente (CO-ELCB)
Gli ELCB CO funzionano monitorando lo sbilanciamento di corrente tra i conduttori di fase e neutro. Quando si verifica un guasto, causando una corrente di dispersione, lo sbilanciamento fa scattare l’ELCB e interrompe il circuito. Gli ELCB CO sono tipicamente utilizzati in applicazioni commerciali e industriali più grandi.
Interruttore differenziale (RCCB)
Gli RCCB sono un tipo avanzato di ELCB in grado di rilevare sia correnti di dispersione AC che DC. Utilizzano un trasformatore di corrente sensibile per monitorare la differenza di corrente tra i conduttori in uscita e in entrata. Se viene rilevata una corrente di dispersione, l’RCCB scatta e interrompe il circuito.
In base al numero di interruttori automatici, l’ELCB può essere suddiviso anche in tipi 1P+N, 2P, 3P, 3P+N, 4P.
Tipo 1P+N
Questo tipo è composto da un singolo interruttore automatico ordinario (1P) e un modulo di protezione contro le dispersioni, e ha due set di terminali. La caratteristica principale del dispositivo è che solo un polo ha capacità di interruzione termomagnetica, mentre l’altro polo non ce l’ha ed è sempre in stato di conduzione. Pertanto, quando si collega l’interruttore automatico di dispersione di tipo 1P+N, il filo vivo deve essere collegato al polo che può essere interrotto, solo in questo modo si può garantire la sicurezza.
Per prevenire errori di cablaggio, il produttore ha contrassegnato appositamente i terminali. Come mostrato nella figura, il terminale contrassegnato con N deve essere collegato al filo neutro e il terminale non contrassegnato deve essere collegato al filo vivo.
Tipo 2P
Questo tipo di interruttore automatico di dispersione è il più utilizzato. È una combinazione di un interruttore automatico doppio (2P) e un modulo di protezione contro le dispersioni, e ha due set di terminali. Entrambi i poli di questo dispositivo hanno capacità di interruzione termomagnetica, quindi non vi è una rigida distinzione tra le posizioni di cablaggio del filo vivo e del filo neutro. Generalmente, può essere installato in base alle abitudini e all’ambiente del sito.
Tipo 3P
Questo tipo di interruttore automatico di dispersione è composto da un interruttore automatico triplo (3P) e un modulo di protezione contro le dispersioni. Viene utilizzato in un circuito trifase bilanciato. Ha 3 set di terminali e tutti e tre i poli possono essere accesi e spenti e hanno capacità di interruzione termomagnetica. Durante il cablaggio, seguire la sequenza dei fili di fase A, B e C per connettersi in sequenza.
Tipo 3P+N
Questo tipo di interruttore automatico di dispersione è composto da un interruttore automatico triplo (3P) e un modulo di protezione contro le dispersioni. Viene utilizzato in un circuito trifase sbilanciato e ha 4 set di terminali. Simile a 1P+N, uno dei poli è sempre acceso e non ha capacità di interruzione termomagnetica, e il produttore ha contrassegnato N (linea neutra). Gli altri tre poli sono collegati in sequenza in base alla sequenza delle linee di fase A, B e C.
Tipo 4P
Questo tipo di interruttore automatico di dispersione è composto da un interruttore automatico quadruplo (4P) e un modulo di protezione contro le dispersioni. Viene applicato in un circuito trifase sbilanciato. capacità di aggancio. A causa del processo di fabbricazione, il produttore ha fissato requisiti sulla posizione di accesso della linea neutra N, come mostrato nella figura. Per le linee di fase A, B e C, sono collegate agli altri tre gruppi di terminali in sequenza.
Guasti comuni dell'ELCB
01: I contatti non possono essere chiusi durante il funzionamento manuale
Analisi della causa:
- Il rilascio di perdita di tensione non ha tensione o la bobina è bruciata;
- La molla di accumulo di energia è deformata, con conseguente diminuzione della forza di chiusura;
- La forza della molla di reazione è troppo grande;
- Il meccanismo non può resettarsi e scattare;
- Il meccanismo di trasmissione non è flessibile.
Soluzione:
- Controllare il circuito, applicare tensione o sostituire la bobina;
- Sostituire la molla di accumulo di energia;
- Regolare nuovamente;
- Regolare la superficie di contatto di scatto al valore specificato;
- Aggiungere un po’ di olio motore al punto di trasmissione.
02: I contatti non possono essere chiusi con azionamento elettrico
Analisi della causa:
- La tensione di alimentazione operativa non corrisponde;
- La capacità di alimentazione non è sufficiente;
- La corsa dell’asta elettromagnetica non è sufficiente o la distanza tra l’armatura è troppo grande;
- Guasto dell’interruttore di posizionamento operativo del motore;
- Il tubo raddrizzatore o il condensatore nel controller sono danneggiati.
Soluzione:
- 1. Sostituire l’alimentazione;
- Aumentare la capacità di alimentazione operativa;
- Regolare o sostituire la biella o sollevare il nucleo di ferro;
- Regolare nuovamente il posizionamento operativo;
- Sostituire il tubo raddrizzatore o il condensatore.
03: Un contatto di fase non può essere chiuso
Analisi della causa:
- Una biella dell’interruttore è rotta;
- L’angolo del meccanismo di trasmissione dell’elemento di limitazione della corrente non è adatto.
Soluzione:
- Sostituire la biella;
- Regolare in base ai requisiti delle condizioni tecniche originali.
04: Il rilascio di shunt non può scollegare l'interruttore
Analisi della causa:
- Cortocircuito della bobina;
- La tensione di alimentazione è troppo bassa;
- La superficie di contatto di scatto è troppo grande;
- Le viti sono allentate.
Soluzione:
- Sostituire la bobina;
- Sostituire o aumentare la tensione di alimentazione;
- Regolare nuovamente la superficie di contatto di scatto;
- Serrare le viti.
05: Il rilascio di perdita di tensione non può interrompere l'interruttore
Analisi della causa:
- La molla di reazione diventa più piccola;
- La molla di accumulo di energia diventa più piccola;
- Il meccanismo è bloccato.
Soluzione:
- Regolare la molla;
- Regolare la molla di accumulo di energia;
- Eliminare la causa del blocco.
06: L'interruttore si disconnette all'avvio del motore
Analisi della causa:
- La corrente di impostazione istantanea del rilascio di sovracorrente è troppo piccola;
- Protezione da guasto di fase o altre azioni di protezione.
Soluzione:
- Regolare la molla di impostazione istantanea del rilascio di sovracorrente e altre protezioni;
- Se si tratta di un rilascio ad aria, la valvola potrebbe essere difettosa o la membrana in gomma potrebbe essere rotta.
07: L'interruttore si apre automaticamente dopo la chiusura
Analisi della causa:
- Il valore di impostazione del ritardo lungo del rilascio di sovracorrente è errato;
- Deterioramento dell’elemento riscaldante o dell’elemento del circuito di ritardo a semiconduttore.
Soluzione:
- Riregolare il rilascio di sovracorrente;
- Sostituire i componenti danneggiati.
08: Il rilascio di perdita di tensione produce rumore
Analisi della causa:
- La molla di reazione è troppo forte;
- C’è olio sulla superficie di lavoro del nucleo di ferro;
- L’anello di corto circuito è rotto.
Soluzione:
- Riregolare la molla di reazione;
- Eliminare l’inquinamento da olio;
- Sostituire l’armatura o il nucleo.
09: Surriscaldamento dell'interruttore automatico
Analisi della causa:
- La pressione di contatto è troppo bassa;
- Usura eccessiva o contatto scadente sulla superficie di contatto;
- Le viti di collegamento delle due parti conduttive sono allentate.
Soluzione:
- Regolare la pressione di contatto o sostituire la molla;
- Sostituire i contatti o pulire la superficie di contatto;
- Serrare le viti.
10: Guasto dell'interruttore ausiliario
Analisi della causa:
- Il ponte di contatto mobile dell’interruttore ausiliario è bloccato o cade;
- L’asta di trasmissione dell’interruttore ausiliario è rotta o il rullo cade.
Soluzione:
- Correggere o reinstallare il ponte di contatto;
- Sostituire l’asta di trasmissione e il rullo, oppure sostituire l’intero interruttore ausiliario.
Pro e contro dell'ELCB
Pro:
- Sicurezza migliorata
- Tempo di risposta rapido
- Installazione facile
- Conveniente
Contro:
- Limitazioni di sensibilità
- Possibili scatti intempestivi
- Portata di protezione limitata
- Requisiti di manutenzione
Applicazioni dell'ELCB
- Edifici residenziali, come bagni, cucine e scaldacqua elettrici
- Luoghi di intrattenimento, come piscine, spa e strutture ricreative all’aperto
- Elettrodomestici, come condizionatori d’aria, frigoriferi, lavatrici
- Campi industriali, come impianti di produzione, officine e cantieri
