Collegamento dell'interruttore automatico: spiegazione di terminali, coppia e interfacce di contatto

Durante la messa in servizio di ogni quadro c'è un momento che decide se la giornata finisce nei tempi previsti: la chiave dinamometrica scatta sull'ultimo bullone terminale di un interruttore di alimentazione da 630 A e qualcuno prende il microohmmetro per confrontare le tre fasi. Quasi tutti i problemi di connessione dell'interruttore che emergono mesi dopo (un terminale che si surriscalda rispetto a quelli vicini, uno sgancio fastidioso all'80% del carico, un capocorda scolorito) sono stati decisi molto prima di quel momento, in quattro scelte: quale interfaccia è stata utilizzata, come è stato preparato il conduttore, quanto stretto è stato realizzato il giunto e se il sistema di contatti all'interno della custodia era ancora adatto alla corrente.

La versione breve: la connessione di un interruttore è una catena di tre giunti - il terminale di alimentazione, il percorso del contatto all'interno della custodia e il circuito di controllo secondario - e si guasta nell'anello più debole, non nel bullone più stretto. La coppia è necessaria ma mai sufficiente. Le sezioni seguenti spiegano come si comporta ciascun collegamento, cosa specificare e cosa controllare prima che la centrale venga alimentata.

La connessione di un interruttore automatico è costituita da tre interfacce, non da una

Quando un installatore dice "la connessione", di solito intende i terminali di linea e di carico. Questa è solo una delle tre interfacce e su un interruttore scatolato tutte e tre si trovano a pochi centimetri l'una dall'altra.

• Terminazioni di potenza. I cuscinetti lato linea e lato carico dove atterrano i capicorda o le sbarre collettrici. La corrente qui varia da poche decine di ampere su un telaio da 63 A fino a diverse migliaia su un interruttore automatico aperto da 6300 A.
• Il percorso di contatto interno. Dal terminale, la corrente viaggia attraverso la custodia fino al contatto mobile, al contatto stazionario e alle trecce flessibili che trasportano la corrente verso il meccanismo. La forza di contatto è impostata dalle molle e dal meccanismo e non è regolabile sul campo.
• Circuiti secondari e di controllo. Contatti ausiliari e di allarme, sganciatori a lancio di corrente, sganciatori di minima tensione e comandi a motore. Le correnti sono milliampere, ma un filo di controllo allentato o invertito impedisce lo scatto a distanza o fa scattare l'interruttore nel momento sbagliato.

Trattare i tre come criteri di accettazione separati. Un giunto che supera un controllo di coppia può comunque costituire una cattiva connessione se i contatti interni sono usurati, e un interruttore con contatti perfetti può comunque surriscaldarsi perché un capocorda è stato crimpato con la matrice sbagliata.

Bolt-on, plug-in o estraibile: l'interfaccia adatta al lavoro

Il modo fisico in cui un interruttore si connette alla sbarra viene normalmente deciso in fase di progettazione e fissa la procedura di manutenzione per i prossimi vent'anni. Tutte e tre le opzioni a bassa tensione sono ancora ampiamente utilizzate e nessuna di esse è automaticamente migliore delle altre.

La differenza che sorprende le persone è la sicurezza piuttosto che la comodità. Entrambi gli interruttori rimovibili ed estraibili consentono di sostituire rapidamente un dispositivo, ma solo la versione estraibile fornisce una posizione di estratto definita con i contatti principali separati all'interno dello scomparto.

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La connessione all'interno della custodia: pressione di contatto che non è possibile serrare nuovamente

Tutto a valle del terminale è un collegamento che nessuno potrà più riallacciare. Il gruppo del contatto mobile (braccio di contatto, punte, molla di pressione, trecce flessibili e giunto saldato tra treccia e braccio) trasporta la corrente a pieno carico e ogni corrente di guasto interrotta dall'interruttore. La pressione di contatto diminuisce gradualmente con l'usura del meccanismo, con il deposito dei prodotti dell'arco sulle punte e con l'affaticamento delle trecce. I bulloni dei terminali rimangono esattamente come sono stati lasciati.

Seguono due conclusioni pratiche. Innanzitutto, una fase che è più calda delle sue vicine allo stesso carico di solito punta all'interno della custodia piuttosto che al capocorda, quindi una scansione termica è migliore di un ricontrollo della coppia come diagnostica. In secondo luogo, parti come queste sono articoli qualificati piuttosto che hardware di base: la modifica della sezione trasversale della treccia o del processo di saldatura altera il comportamento termico e di cortocircuito del dispositivo completo, motivo per cui i produttori riqualificano l’interruttore anziché riordinare qualunque gruppo di contatti sia più economico. Una breve passeggiata cosa si trova all'interno di un interruttore automatico scatolato mostra gli stessi componenti dal lato assemblaggio.

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Preparazione e coppia del conduttore: dove iniziano la maggior parte dei giunti caldi

Due giunti causano la maggior parte dei terminali caldi trovati sul campo, ed entrambi sono realizzati a mano: il capocorda aggraffato e il terminale imbullonato.

Inizia con il metallo. Il rame è indulgente; l'alluminio no. L'ossido di alluminio si riforma entro pochi minuti dalla spazzolatura dei fili, quindi il conduttore deve essere abraso, rivestito con un composto per giunti destinato allo scopo e separato da un terminale in rame tramite una piastra di transizione bimetallica o un capocorda con corpo in alluminio. Il composto esclude l'aria e l'umidità: non riempie uno spazio vuoto e non compensa un bullone allentato. I capicorda crimpati devono essere realizzati con la matrice specificata per quella dimensione del capocorda e del cavo e un campione tagliato, aperto e ispezionato rimane il controllo di qualità più economico disponibile in loco.

La coppia è l'altra metà. Utilizzare il valore stampato nel foglio di istruzioni dell'interruttore che si sta effettivamente installando, non una tabella generica: l'hardware del terminale, le rondelle, le dimensioni della filettatura e la placcatura differiscono tra le piattaforme e una cifra corretta per un telaio può rovinare la filettatura di un altro. Due abitudini separano un giunto che dura da uno che si rompe: una chiave dinamometrica calibrata invece di un avvitatore a percussione o un giudizio basato sulle sensazioni, e una linea di verniciatura lungo la testa del bullone in modo che la persona successiva possa vedere se si è mossa dalla messa in servizio.

L'accettazione viene infine misurata in aumento di temperatura, non in coppia. La norma IEC 61439-1 stabilisce i limiti di aumento della temperatura per i terminali e le sbarre collettrici di un assieme e la consueta prova sul campo è una scansione termica eseguita con il pannello sotto un carico significativo. Un giunto sbarre che sembra sano al 10% di carico dice molto poco su come si comporta al 70%.

Sbarre e collegamenti flessibili oltre il limite di 630 A

Al di sopra di valori compresi tra 400 A e 630 A, i lavori di connessione cessano di essere lavori su cavi e diventano lavori su sbarre collettrici: sbarre piatte di rame, spesso da due a quattro per fase, imbullonate con hardware che deve mantenere il precarico attraverso migliaia di cicli termici.

Tre dettagli decidono se quel comune sopravvive. Placcatura: la barra stagnata è normale per i quadri interni, mentre l'argento o uno strato di stagno più pesante viene utilizzato dove il giunto diventa più caldo o si prevede che venga disturbato durante la manutenzione. Preparazione: una superficie di contatto ossidata o graffiata deve essere pulita e, in molte officine, riverniciata, perché l'ossido intrappolato sotto un giunto bullonato non scompare quando il bullone viene serrato. Movimento: le barre rigide imbullonate tra un terminale dell'interruttore e una sbarra fissa trasferiscono ogni ciclo di espansione nel terminale, quindi un connettore flessibile in rame (lamine laminate o shunt intrecciato) assorbe tale movimento e mantiene stabile il giunto bullonato.

Le parti in rame a questo livello sono solitamente realizzate su disegno piuttosto che scelte da un catalogo, quindi la tolleranza della barra, la sua disposizione dei fori e il materiale di placcatura tanto quanto l'interruttore stesso. Gli acquirenti che necessitano sia di parti di catalogo che di lavori in rame basati su disegno di solito vogliono sapere se l'attività del fornitore copre componenti standard e lavorazione personalizzata del rame prima di inviare la prima richiesta.

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Cosa controllare prima di caricarsi

Una connessione che supera questi sei controlli raramente dà problemi di servizio. Una connessione che li salta di solito si annuncia con il peggior carico possibile.

1. Ogni terminale di alimentazione è serrato al valore pubblicato dal produttore dell'interruttore, con la chiave entro la data di calibrazione.
2. Conduttori e capicorda ispezionati per danni ai trefoli, corretta lunghezza di spelatura e corretta matrice di crimpatura.
3. Resistenza di contatto fase-fase rispetto a un microohmmetro, con eventuali valori anomali analizzati prima dell'eccitazione.
4. Cablaggio secondario controllato rispetto al disegno dello schema, quindi sganciatore, sganciatore di minima tensione e contatti ausiliari testati azionando l'interruttore.
5. Ingombri e barriere verificate, senza attrezzi, rondelle o trucioli rimasti all'interno del vano.
6. Resistenza di isolamento misurata prima dell'alimentazione, quindi scansione termica effettuata alla prima occasione sotto carico reale.

Domande frequenti