Parti di un interruttore automatico: come funzionano?

UN interruttore automatico è un dispositivo di sicurezza essenziale che interrompe automaticamente il flusso elettrico in caso di sovraccarico, cortocircuito o guasto. 

Previene incendi elettrici, danni alle apparecchiature ed elettrocuzioni. 

Le parti principali di un interruttore automatico, come i contatti, l'unità di sgancio e l'estintore dell'arco, lavorano insieme per rilevare i guasti e interrompere la corrente in modo sicuro.

In questo articolo analizzeremo i componenti dell'interruttore automatico, spiegheremo le loro funzioni ed esploreremo lo scopo di un interruttore automatico nelle applicazioni residenziali, commerciali e industriali.

Definizione di interruttore automatico in fisica

In fisica e in ingegneria elettrica, un interruttore automatico è un dispositivo di commutazione in grado di aprire e chiudere un circuito manualmente o automaticamente in condizioni normali e anomale. 

A differenza dei fusibili, che devono essere sostituiti dopo essere scattati, gli interruttori automatici possono essere ripristinati e riutilizzati più volte.

Gli interruttori automatici sono ampiamente utilizzati nei sistemi di alimentazione, negli impianti industriali e nei quadri elettrici domestici per garantire la sicurezza elettrica e l'affidabilità del sistema.

Componenti principali di un interruttore automatico

Un interruttore automatico è costituito da diversi componenti chiave, ognuno dei quali svolge un ruolo cruciale nel rilevare e interrompere le correnti di guasto.

#1. Telaio (corpo/involucro)

Il telaio o alloggiamento è il guscio esterno dell'interruttore, che fornisce supporto meccanico e isolamento. Esso:

• Protegge i componenti interni da polvere, umidità e danni fisici.
• Fornisce isolamento dielettrico per prevenire perdite elettriche.
• Contiene varie parti, come il meccanismo di azionamento e l'unità di sgancio.

Negli interruttori a bassa tensione, i telai sono solitamente realizzati in plastica ad alta resistenza o in materiali con custodia stampata, mentre gli interruttori industriali utilizzano involucri rivestiti in metallo per una maggiore durata.

#2. Contatti (fissi e mobili)

I contatti sono le principali parti dell'interruttore sottoposte al passaggio di corrente. 

Sono costituiti da:

• Contatti fissi: parti metalliche fisse in cui scorre la corrente durante il normale funzionamento.
• Contatti mobili: collegarsi e scollegarsi dai contatti fissi per consentire o interrompere il flusso di corrente.

Durante il normale funzionamento, i contatti rimangono chiusi, consentendo il passaggio della corrente. 

Quando si verifica un guasto, il contatto mobile si separa da quello fisso, interrompendo il circuito e interrompendo la corrente.

#3. Meccanismo operativo

Il meccanismo di azionamento è responsabile dell'accensione e dello spegnimento manuale o automatico dell'interruttore. 

Include:

• Maniglia o interruttore a levetta: utilizzato per il funzionamento manuale.
• Meccanismo a molla: immagazzina energia per una rapida disconnessione in caso di guasti.
• Sistema di blocco: mantiene l'interruttore in posizione ON finché non si verifica uno scatto.

Il meccanismo deve agire in modo rapido e affidabile per evitare danni eccessivi ai circuiti elettrici.

#4. Unità di sgancio (meccanismo di rilevamento)

L'unità di sgancio è il cervello dell'interruttore. Rileva guasti elettrici e segnala all'interruttore di aprirsi. 

Esistono tre tipi principali di unità di sgancio:

• Interruttore termico (striscia bimetallica): reagisce a sovracorrenti prolungate piegandosi a causa del calore, attivando l'interruttore.
• Interruttore magnetico (bobina elettromagnetica): reagisce a sovratensioni improvvise, come i cortocircuiti, tirando immediatamente un fermo per far scattare l'interruttore.
• Unità di sgancio elettronica: utilizza sensori e microprocessori per fornire un controllo di sgancio preciso.

Gli interruttori automatici moderni utilizzano spesso una combinazione di unità di sgancio termiche e magnetiche per una maggiore protezione.

#5. Estintore ad arco (paracadute ad arco)

Quando un interruttore automatico si apre sotto carico, si forma un arco elettrico tra i contatti di separazione. Questo arco deve essere rapidamente spento per evitare danni. 

L'estintore ad arco elettrico aiuta:

• Dividere l'arco in sezioni più piccole.
• Raffreddamento e dispersione dell'arco mediante piastre ad arco.
• Reindirizzando l'arco lontano dai contatti.

I parafulmini sono realizzati in materiali isolanti resistenti al calore, come ceramica o plastica rinforzata con fibre, per resistere a temperature estreme.

#6. Collegamenti terminali

I collegamenti terminali sono i punti in cui i cavi elettrici in entrata e in uscita si collegano all'interruttore automatico. 

Questi terminali devono:

• Fissare saldamente per evitare collegamenti allentati che potrebbero causare surriscaldamento.
• Supporta vari calibri di filo a seconda dell'amperaggio nominale dell'interruttore.
• Essere realizzati in rame o alluminio per una conduttività efficiente.

Il corretto cablaggio del quadro elettrico è fondamentale per le prestazioni e la sicurezza del sistema.

Gli interruttori automatici sono classificati in base a

Gli interruttori automatici sono disponibili in diverse tipologie in base alla loro funzione, al livello di tensione e al meccanismo di funzionamento.

1. Classificazione in base al livello di tensione

Gli interruttori residenziali sono a bassa tensione, mentre i sistemi industriali utilizzano interruttori a media e alta tensione.

2. Classificazione per meccanismo di interruzione

Ogni tipologia offre vantaggi unici a seconda dell'applicazione.

Qual è la funzione di un interruttore automatico?

Lo scopo principale di un interruttore automatico è quello di proteggere gli impianti elettrici da danni dovuti a:

1. Sovraccarichi: Quando la richiesta elettrica supera la capacità del filo, l'interruttore scatta per evitare il surriscaldamento.
2. Cortocircuiti: Se si crea un collegamento diretto tra i fili sotto tensione e quelli neutri, l'interruttore interrompe immediatamente l'alimentazione per prevenire incendi.
3. Guasti a terra: In caso di dispersione di elettricità verso terra, un interruttore differenziale scatta per proteggere dalle scosse elettriche.

Gli interruttori automatici svolgono un ruolo fondamentale nella sicurezza e nell'affidabilità elettrica.

Protezione dell'interruttore automatico in diverse applicazioni

Gli interruttori automatici vengono utilizzati in vari contesti per garantire protezione e sicurezza.

#1. Uso residenziale

• Proteggere luci, prese ed elettrodomestici dalle sovracorrenti.
• Gli interruttori differenziali prevengono le scosse elettriche nei bagni e nelle cucine.
• Gli interruttori AFCI fermano gli incendi elettrici causati da cablaggi difettosi.

#2. Uso commerciale e industriale

• Proteggere grandi macchinari e quadri elettrici nelle fabbriche.
• Previeni i guasti negli ospedali, nei data center e negli uffici.
• Mantenere i sistemi di distribuzione dell'energia per operazioni ad alto consumo energetico.

#3. Reti elettriche e sottostazioni

• Gli interruttori ad alta tensione controllano il flusso di elettricità nelle reti di trasmissione.
• Prevengono interruzioni di corrente e guasti alla rete su larga scala.

Parti dell'interruttore automatico: considerazioni finali

Un interruttore automatico è un componente essenziale per la sicurezza elettrica, progettato per rilevare, interrompere e proteggere dai guasti elettrici. 

Le parti principali di un interruttore automatico, come i contatti, l'unità di sgancio e l'estintore dell'arco, lavorano insieme per garantire una distribuzione dell'energia sicura ed efficiente.

Conoscere i componenti degli interruttori automatici aiuta a selezionare, installare e manutenere questi dispositivi per applicazioni residenziali, commerciali e industriali.