Interruptor automàtic: necessitat i definició
L’electricitat que arriba a casa nostra o a qualsevol altre lloc des de les xarxes de distribució d’energia elèctrica forma un gran circuit amb les línies que connecten a la central elèctrica formant un extrem anomenat filferro calent i les línies que connecten a terra formant un altre extrem. Els fluxos de càrrega elèctrica entre aquestes dues línies i el potencial es desenvolupen entre elles. La connexió de càrregues (electrodomèstics) que ofereixen resistència a aquest flux de càrrega completa el circuit complet i tot el sistema elèctric a l’interior de la casa funciona sense problemes, sempre que els aparells tinguin suficient resistència i no causin sobrecorrent. Un curtcircuit o una càrrega excessiva que circula pel circuit o una connexió sobtada del cable extrem calent al cable de terra escalfarien els cables i causarien un incendi. Per evitar aquestes situacions, s'utilitza una protecció del circuit que simplement talla el circuit restant en aquestes condicions.
En general, hi ha dues maneres de resoldre aquest problema anterior:
Fusible . : Consisteix en un fil prim tancat dins d’una carcassa. En cas de corrent excessiu, el cable del fusible simplement es crema o es desintegra fent que el circuit es trenqui. Tot i això, no són fiables i s’ha de canviar manualment el fil del fusible un cop es cremi. Per tant, en la seva majoria no són preferits.
Interruptors : Una altra forma de protecció del circuit és assegurant que el flux de corrent està aturat o que s’alimenta la tensió a la línia, en cas de sobrecorrent. Això es fa mitjançant l'operació automàtica del commutador que s'encén en detectar una sobrecorrent o qualsevol falla, aïllant així la línia de falla de tot el circuit i es pot tornar a activar per restablir l'operació. És més avantatjós ja que permet identificar ràpidament la zona de fallada i restaurar-la ràpidament. També és elèctricament segur en comparació amb un fusible.
Fusible electrònic
Abans d’entrar en detalls sobre l’interruptor electrònic, fem un cop d’ull a un fusible electrònic.
La tensió nominal d’un relé ha de ser igual a la tensió aplicada i s’ha d’utilitzar el condensador de 100uF i el corrent que passa pel circuit es pot ajustar mitjançant un potenciòmetre de 100K. Si s’utilitza un fusible, s’ha de baixar el valor R2. Tot i que es fa SW1 que porta L2 al circuit, per tant el corrent a través de la resistència R2 augmenta provocant una caiguda de tensió més alta a través de R2.
Fusible electrònic restablible: diagrama de circuits:
A través dels valors predeterminats 100K i R1, aquesta tensió activa el SCR U1 que fa funcionar el relé RL1. Això desconnecta el subministrament de la càrrega i, alhora, elimina el subministrament al SCR. S’ha d’eliminar la sobrecàrrega i s’ha d’apagar sw2 i tornar-lo a reiniciar. Es pot utilitzar qualsevol SCR per complir els requisits d’activació de tensió i porta.
Necessitat de disjuntor electrònic
Un interruptor tradicional en miniatura consisteix en una banda bimetàl·lica per protegir contra el corrent de càrrega i un electroimant per protegir contra el corrent de curtcircuit. En cas de sobrecàrrega, la franja bimetàl·lica es doblega provocant l'alliberament de la molla amb el moviment del punt de retenció i, finalment, l'obertura dels contactes MCB. La bobina electromagnètica desenvolupa una força magnetomotriu a través d’ella quan hi circula un gran corrent, que provoca el desplaçament del punt de retenció i obre de nou els contactes MCB. Així, en cas de sobrecàrrega i curtcircuit, l'MCB es dispara a la posició off.
No obstant això, hi ha diversos desavantatges d’aquest interruptor automàtic convencional:
- Són bastant cars i més és el corrent de curtcircuit, més costa el MCB.
- La cinta bimetàl·lica tendeix a deformar-se fàcilment a causa de la calor o l’augment de temperatura de l’entorn provocant una reducció de la capacitat actual del trencador.
- Com que s’utilitzen components mecànics, són més propensos al desgast.
- El temps d’ensopegada és més lent.
Per superar tots aquests problemes, la solució més convenient és utilitzar un interruptor electrònic o un interruptor automàtic que comporti un interruptor automàtic. No implica cap bobina electromagnètica ni cap banda tèrmica ni cap component mecànic.
Definició d'un interruptor electrònic
An interruptor electrònic consisteix en l’interruptor d’acció automàtica controlat per la retroalimentació de la càrrega. Es basa en el fet que en el moment en què el corrent està massa atret per les càrregues o que flueix massa a la línia, l’interruptor es tanca automàticament durant un temps i l’interruptor s’encén automàticament després d’aquest determinat temps . El commutador pot ser un commutador electrònic de potència com un SCR o un commutador electromecànic com un relé, que està controlat per qualsevol element de detecció de corrent com una resistència. Aquest dispositiu de ruptura de circuits ultra-ràpid utilitza una resistència de sèrie per detectar el corrent i, tot i que supera el valor establert, també augmenta la caiguda de tensió corresponent (a través de la resistència de la sèrie). Aquest voltatge es detecta, es rectifica a CC i després es compara amb un voltatge predefinit per un comparador per generar una sortida que condueix un relé a través d’un MOSFET per disparar la càrrega instantàniament. El mecanisme de disparament és molt ràpid ja que es basa en principis de detecció actuals en lloc de mecanismes de desplaçament basats en tèrmics com MCB. Un microcontrolador es pot utilitzar per obtenir una pantalla en una pantalla LCD segons l'estat del disjuntor.
Per tant, mitjançant l’ús d’aquest dispositiu es pot aconseguir un trencament de circuit ultra-ràpid per estalviar equips cars de possibles danys. Utilitzant aquest concepte únic es pot desenvolupar un prototip com a treball de projecte per a estudiants d’enginyeria elèctrica.
Un interruptor electrònic funciona segons el principi del mecanisme de detecció de corrent. Proporciona protecció contra sobrecàrregues i curtcircuits, ja que, en qualsevol cas, es controla el corrent a través de la línia i es dispara el commutador en cas que flueix una sobrecorrent.
Exemple de treball d'un senzill interruptor electrònic
Es pot utilitzar un element de detecció de corrent o una resistència per detectar la quantitat de corrent que circula per la càrrega. La caiguda de tensió de la resistència es dóna a l’entrada no inversora del comparador i es dóna una tensió fixa al terminal inversor del comparador. En el cas de funcionament normal, (corrent que flueix amb un nombre adequat de càrregues), la caiguda de tensió a través de la resistència és inferior a la tensió fixa i l’entrada del comparador és prou baixa com perquè el MOSFET estigui apagat. El contacte comú del relé es connecta al contacte normalment tancat i el circuit es completa amb la càrrega que rep l'alimentació de corrent de la xarxa elèctrica.
No obstant això, quan es connecta una càrrega addicional, augmenta el corrent a través de l'element de detecció de corrent, que al seu torn augmenta la caiguda de tensió a través de la resistència. En algun moment del temps, aquesta caiguda de tensió és més que la tensió fixa, és a dir, l’entrada al terminal no inversor és més que l’entrada del terminal inversor del comparador. Això provoca una sortida lògica elevada al comparador, amb una tensió suficient per activar el MOSFET en condicions. A mesura que es duu a terme el MOSFET, la bobina del relé s’energia i el contacte comú ara està connectat al contacte normalment obert. Això provoca un obstacle per al flux de corrent, ja que el circuit està trencat i les càrregues es commuten a causa de la manca d'alimentació.
Avantatges del disjuntor electrònic
- Els interruptors automàtics es poden dissenyar per disparar amb petites sobrecàrregues i no reaccionen als corrents d’entrada.
- Tenen un temps de resposta més ràpid, ja que les característiques de resposta només depenen del temps que passa el corrent que passa per la unió semiconductora conductora a zero.
- No pateixen problemes de desgast dels sistemes convencionals, ja que els components utilitzats són electrònics.
- Són menys costosos ja que els components que s’utilitzen són més lleugers i menys costosos i fàcils de mantenir.
Pràctics interruptors electrònics
Interruptor de protecció electrònic de Phoneix
Funciona amb un subministrament de 24 V CC i inclou un concepte de monitorització i senyalització remota. Consisteix en un restabliment controlat a distància. S'utilitza per protegir relés, controladors programables, motors, sensors, actuadors, vàlvules, etc.
HFDE308032
Ve amb funcions de corrent ajustables de 15 a 80 A i consisteix en una configuració de temps ajustable, ajust de temps curt i configuració instantània amb senyal d’estat i alarma integrades.
Crèdit fotogràfic:
- Fusible elèctric de Vendes Pragati
- Interruptor automàtic NC100H de CIRTG
