Solo una dozzina di anni fa, per proteggere persone e dispositivi nei sistemi di distribuzione elettrica e per proteggere i motori, venivano utilizzati solo i fusibili. La loro funzione principale era la protezione da sovracorrenti, ovvero cortocircuiti e sovraccarichi. Col tempo, sono nati i primi interruttori automatici. Questi dispositivi offrono molti più vantaggi rispetto alle soluzioni con fusibili.
Nel caso di una linea di processo industriale, la protezione del motore è fondamentale per mantenere la produttività e ridurre al minimo i tempi di fermo. Poiché il costo dei fusibili è molto inferiore a quello degli interruttori automatici, in passato gli interruttori-sezionatori con fusibile venivano installati più spesso. Oggi, gli interruttori automatici sono stati sviluppati tecnologicamente e i loro prezzi sono diminuiti, pur mantenendo un'elevata competitività. Di conseguenza, il costo dell'interruttore rispetto al risparmio derivante dalla riduzione al minimo delle perdite generate durante i tempi di fermo della linea è sproporzionatamente basso.
Il seguente confronto tra i moderni interruttori automatici per motori e le soluzioni con fusibili mostra come questi possano aiutare i produttori di macchine e gli operatori a mantenere operative le operazioni, ad aumentare la sicurezza e l'affidabilità e a ridurre i costi.
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Interruttori automatici per motori ad alte prestazioni
Nel tempo, le prestazioni di un fusibile possono deteriorarsi, fino a causarne la rottura in condizioni operative nominali. Poiché non è possibile testare un fusibile, è impossibile conoscere l'esatta corrente che ne causerà la rottura. Questo non vale per gli interruttori automatici, che vengono testati in fase di produzione e possono essere nuovamente testati durante l'esercizio. Ciò consente a questi dispositivi di fornire le massime prestazioni.
Maggiore sicurezza sul lavoro grazie agli interruttori motore
Durante la sostituzione o la manutenzione, i contatti esposti dei fusibili possono folgorare il personale tecnico. Se nei dispositivi viene utilizzata solo una base fusibile invece di un interruttore fusibile, il rischio di scossa elettrica è altrettanto elevato. Naturalmente, è possibile interrompere la tensione con un interruttore/sezionatore a monte del fusibile, se tale soluzione è stata inclusa nell'architettura del sistema. In caso contrario, è necessario scollegare i restanti dispositivi sul circuito principale. Ciò a sua volta causa tempi di inattività dei dispositivi e i relativi costi.
Una delle cause più comuni di incendi è la sostituzione di un fusibile con un modello o una potenza errati. A volte, un fusibile danneggiato viene persino sostituito con un normale filo. L'utilizzo di interruttori automatici aiuta a evitare tali errori. Dopo aver verificato la causa del rilascio di tensione nel circuito, il dispositivo può essere riavviato. La sostituzione dei fusibili non solo richiede più tempo rispetto al semplice ripristino dell'interruttore automatico, ma aumenta anche il rischio di scosse elettriche durante gli interventi di manutenzione. Gli interruttori automatici contribuiscono a ridurre al minimo i tempi di fermo e ad aumentare la sicurezza del personale.
Interruttore automatico - Protezione motore estesa
Il potere di interruzione di un interruttore automatico può essere significativamente maggiore rispetto a quello di fusibili equivalenti (fino a 150 kA). In condizioni di sovraccarico, un interruttore automatico può funzionare fino a circa 1000 volte più velocemente di un fusibile. Alcuni interruttori automatici offrono un'eccezionale limitazione della corrente di cortocircuito, precedentemente associata solo ai fusibili. Tutto ciò fornisce una protezione affidabile e riduce l'invecchiamento e prolunga la durata del dispositivo.
È importante ricordare che nei dispositivi trifase, i fusibili spesso intervengono solo in uno dei tre inserti fusibile. Questo costringe il motore a continuare a funzionare sulle restanti due fasi, con conseguente sovraccarico. Nel caso di un interruttore automatico, un fenomeno simile è impossibile. Il dispositivo interrompe sempre tutte e tre le fasi contemporaneamente. Inoltre, gli interruttori automatici per motori industriali intervengono in caso di interruzione dell'alimentazione di una delle fasi, in conformità alla norma VDE 0660, parte 102. In questo caso, la corrente del motore viene distribuita su due circuiti dell'interruttore automatico, anziché tre, e risulta molto maggiore su di essi. L'asimmetria risultante provoca l'attivazione dello sganciatore. Le soluzioni con fusibile non hanno questa funzione.
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Risparmio sui costi nell'industria
Il costo di un singolo fusibile è significativamente inferiore al costo di un interruttore automatico. Tuttavia, considerando il costo totale dell'installazione, ci sono altri costi da considerare:
- sono necessari tre collegamenti fusibili per un circuito trifase e ogni set di questo tipo deve includere almeno il costo della base o di un interruttore fusibile più costoso,
- a differenza degli interruttori automatici, i fusibili non hanno alcuna capacità di commutazione integrata, quindi è necessario aggiungere un interruttore a monte: una base fusibile o un interruttore fusibile,
- Quando uno dei tre fusibili si brucia, è necessario sostituirli tutti e tre. Per farlo, è necessario avere una scorta di fusibili di ricambio.
Sommando queste spese, il costo totale dell'utilizzo dei fusibili può essere superiore a quello di un interruttore automatico.
Maggiore funzionalità degli interruttori motore
Uno dei vantaggi più importanti degli interruttori-motore è la possibilità di estenderli con funzioni aggiuntive. Ad esempio, con protezione integrata contro il cortocircuito verso terra. Gli interruttori-motore, grazie alle loro dimensioni compatte rispetto alle soluzioni con fusibile, possono essere ampliati con un'ampia gamma di utili accessori, tra cui:
- contatti ausiliari che indicano la posizione del dispositivo (ON/OFF),
- indicatori di sgancio (indicano il motivo dello sgancio: cortocircuito/sovraccarico),
- ponti di collegamento per velocizzare i lavori di montaggio,
- maniglie di servizio speciali con possibilità di chiusura con lucchetto,
- maniglie esterne per facciata ecc.
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Gli interruttori motore più avanzati consentono il controllo remoto del dispositivo, la misurazione di correnti nominali, potenza ed energia e la comunicazione di rete tramite diverse interfacce Modbus/SmartWire/Profibus. Grazie a ciò, gli interruttori motore diventano dispositivi IoT e possono essere integrati nel sistema Industria 4.0.
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Interruttori automatici per motori Eaton
Eaton è un produttore leader di interruttori automatici per motori. La gamma di questi dispositivi può essere suddivisa in base alle correnti nominali e al tipo di sganciatore, e quindi alla funzionalità.
Interruttori motore PKZ
Gli interruttori automatici per motori PKZ fino a 65 A sono disponibili in 3 serie:
- dotato di manopola rotante PKZM0 fino a 32A, con elevatissima capacità di cortocircuito Icu=150kA/400VAC,
- PKZM4 - equivalente a PKZM0 fino a 65A,
- nella versione con pulsanti PKZM01 fino a 25A.
Tutte le serie sopra menzionate sono dotate di sganciatori termomagnetici, ovvero con un elemento di protezione da sovraccarico e cortocircuito. Questi dispositivi operano nella classe di sgancio di 10 A, ovvero, ad esempio, a una corrente di 6 volte superiore a quella nominale che si verifica all'avviamento, "mantengono" la corrente per 10 secondi senza spegnimento automatico e, allo stesso tempo, funzionano correttamente alle condizioni operative nominali del motore. Gli accessori per tutte le serie sono comuni, il che consente di ridurre al minimo le scorte.
Gli accessori più popolari per i dispositivi PKZM sono:
- Contatti ausiliari frontali NHI-E e laterali NHI,
- sganciatori di tensione: A-PKZ0 sovratensione e U-PKZ0 minima tensione,
- Maniglia di servizio AK-PKZ0 con possibilità di bloccaggio con lucchetto in posizione OFF,
- Blocco di alimentazione BK25/3 e ponti di montaggio B3.0-… per una rapida distribuzione dell'alimentazione.
Interruttori motore PKE
Fino a 65 A, per applicazioni più difficili e avanzate, ad esempio per motori con avviamento difficoltoso e con requisiti più elevati da parte dei clienti, sono dedicati gli interruttori automatici elettronici PKE.
Questi switch sono disponibili in 2 versioni:
- avanzato, con possibilità di comunicazione in rete,
- standard, senza tale possibilità.
L'intera gamma di corrente, da 0,3 A a 65 A, è coperta da 8 dispositivi: 3 basi: 12 A, 32 A, 65 A e 5 trigger (invece dei 28 dispositivi della serie PKZ). Il vantaggio di questa soluzione è la possibilità di utilizzarla per motori di diversa potenza senza dover tenere grandi scorte. Il dispositivo dispone inoltre di una seconda manopola che consente di regolare la classe di trigger da 5 a 20.
La versione avanzata con comunicazione consente di:
- lettura della corrente attuale del motore (senza dispositivi aggiuntivi),
- lettura delle informazioni sulle impostazioni del modulo di sovraccarico Ir e sulla classe di intervento,
- la possibilità di modificare le impostazioni di cui sopra da remoto,
- previsione dell'intervento della protezione termica in base al modello matematico del motore (informazioni sul momento di intervento in caso di sovraccarico del motore),
- salvataggio e archiviazione delle informazioni sugli interruttori e sullo stato del dispositivo (senza contatti aggiuntivi), nonché sui suoi trigger e sulle relative fonti (senza AGM), consentendo una rapida diagnostica.
Interruttori motore NZM… - MX…
Per correnti più elevate fino a 1400 A, Eaton offre la serie di interruttori automatici elettronici NZM... - MX… (PXR20) e gli interruttori automatici digitali NZM... - PMX... (PXR25).
Caratteristiche di questa serie:
- Blocco di protezione elettronico PXR20 che consente un'ampia regolazione delle correnti nominali. Ad esempio, il modello da 140 A offre una regolazione da Ir=0,4xIn nell'intervallo 56 - 140 A,
- possibilità di regolare la classe di trigger regolando il tempo tr (ritardo di avvio),
- possibilità di regolazione dell'elemento di cortocircuito istantaneo, ad esempio 2 – 12 * In,
- funzione di memoria termica che impedisce l'accensione del motore in caso di sovraccarico,
- PXR20/25 dispone di una diagnostica completa tramite porta Micro USB e software PXPM con la possibilità di registrare i valori di trigger e le informazioni sulla sorgente di trigger,
- comunicazione, ad esempio: Modbus RTU,
- possibilità di installare un modulo relè programmabile, ad esempio, per staccare il carico quando viene superata la soglia di corrente nominale presunta,
- Il blocco di protezione motore digitale PXR25 ha un display standard e la capacità di misurare corrente, tensione, energia, ecc.
- Il PXR25 è dotato di una funzione che legge lo stato del dispositivo e aiuta a eseguire e pianificare la manutenzione.