Glossario

La gamma dei prodotti Kraus & Naimer comprende numerosi dispositivi di commutazione e accessori opzionali per la serie a bassa tensione ed offre soluzioni di commutazione per un'ampia varietà di esigenze individuali. In questo glossario vengono illustrati i termini più comunemente associati alla tecnologia di commutazione e alla linea di commutatori Kraus & Naimer.

1. Termini generali e tecnici

1.1 Bassa tensione
1.2 CA
1.3 CC
1.4 Commutatori
1.5 Contatto di commutazione
1.6 Arco di commutazione
1.7 Spegnimento dell'arco
1.8 Contatto a ponte
1.9 Contatto a lama

2. Tipi di commutatori e prodotti

2.1 Sezionatori
2.2 Commutatori di carico
2.3 Sezionatori principali
2.4 Commutatori a comando diretto
2.5 Commutatori rotanti
2.6 Interruttori a camme
2.7 Commutatori principali (commutatori compatti)
2.8 Accessori opzionali
2.9 Pulsanti e spie luminose

Nell'ingegneria elettrica le reti e i circuiti elettrici sono divisi in diversi intervalli a seconda del livello della tensione elettrica massima che si verifica. L'intervallo di bassa tensione include voltaggi CA fino a 1000 V e voltaggi CC fino a 1500 V.

Tensione alternata o corrente alternata (CA) significa che i rispettivi valori di tensione e corrente cambiano nel tempo e si invertono periodicamente. Nell'ingegneria elettrica vengono applicate principalmente tensioni e correnti alternate sinusoidali. Ogni ciclo della tensione include due passaggi per lo zero durante i quali l’intensità e la direzione della corrente cambiano. In una comune rete a bassa tensione a 50 Hz la tensione si inverte 50 volte al secondo e quindi si verificano 100 passaggi per lo zero quando momentaneamente non scorre corrente. Questa caratteristica dei circuiti CA è vantaggiosa per le operazioni di commutazione.

Tensione continua o corrente continua (CC) significa che la polarità della tensione e la direzione della corrente rimangono uguali nel tempo. Contrariamente alla corrente alternata, la corrente elettrica scorre continuamente senza alternanza di direzione e quindi non si verificano passaggi per lo zero. Di conseguenza, le operazioni di commutazione nei circuiti CC sono tecnicamente più impegnative rispetto ai circuiti CA a causa della maggiore durata dell'arco nella commutazione che porta a una maggiore usura dei contatti di commutazione.

Il commutatore è un componente all'interno di un circuito elettrico che crea o interrompe il flusso di corrente mantenendo il rispettivo stato di commutazione. I commutatori sono prodotti in numerosi modelli con funzioni specifiche per un'ampia varietà di applicazioni. I componenti essenziali di un dispositivo di commutazione sono i contatti realizzati con materiali conduttivi o metalli e leghe idonei. I contatti vengono azionati e mantenuti nella rispettiva posizione di commutazione grazie a particolari costruzioni meccaniche.

Un contatto di commutazione stabilisce direttamente la connessione fisica tra le parti di contatto per chiudere o aprire un circuito. Per contrastare le forze elettrodinamiche che provocano la repulsione dei pezzi di contatto è necessaria una forza di contatto adeguata, soprattutto in caso di sovracorrente. I contatti di commutazione sono esposti a forti sollecitazioni meccaniche, elettriche e termiche e devono mantenere la loro funzione per un numero elevato di cicli di commutazione. L'arco che si verifica interrompendo un circuito elettrico provoca l'usura di un dispositivo di commutazione.

Un arco di commutazione è un fenomeno che si verifica in determinate condizioni quando i contatti elettrici che trasportano corrente sono scollegati. L'arco di commutazione è molto pronunciato quando i carichi induttivi come i motori elettrici vengono interrotti. Un carico induttivo immagazzina energia sotto forma di campo magnetico. L'energia immagazzinata nel campo magnetico provoca la continuazione del flusso di corrente attraverso un arco, dopo l'interruzione di corrente. L'arco persiste finchè raggiunge una distanza di separazione sufficiente dei contatti sufficiente o finchè l'arco e la sua temperatura non dissipano l'energia magnetica. La temperatura dell'arco raggiunge diverse migliaia di °C, dunque un arco di commutazione ha un effetto distruttivo e provoca usura. I materiali di contatto si liquefanno sulla superficie a causa dell'elevata temperatura e ciò può portare a saldature di contatto.

Per ridurre al minimo la durata dell'arco durante l'interruzione di un circuito elettrico vengono implementate funzionalità di progettazione aggiuntive per estinguere efficacemente l'arco. Un esempio di una possibile caratteristica progettuale è la cosiddetta camera di spegnimento delle scintille, che utilizza lamiere per separare e raffreddare l'arco provocando una rapida dissipazione dell'energia. Un'altra possibilità è l'uso di speciali plastiche degassanti. La temperatura dell'arco rilascia gas dalle pareti di plastica della camera di commutazione. Ciò comporta un intenso raffreddamento dell'arco e un effetto di assorbimento di energia.

I magneti permanenti sono usati per guidare efficacemente l’arco nel dispositivo o nell’area di spegnimento, specialmente nei commutatori per circuito CC. Poichè un arco elettrico è anche un conduttore di corrente con un campo magnetico, questo viene deviato dai magneti permanenti.

Oltre alle suddette possibilità di spegnimento dell’arco, un’estensione della distanza d’isolamento e un’operazione d’interruzione sono altrettanto vantaggiose per la corrente continua. La distanza di isolamento complessiva può essere estesa mediante il collegamento di molteplici contatti che vengono azionati contemporaneamente, per cui la distanza di isolamento necessaria viene suddivisa tra più interruzioni di contatto. Per raggiungere la distanza di isolamento il più rapidamente possibile vengono utilizzati meccanismi a scatto per la rapida interruzione dei contatti.

Un contatto a ponte consiste in un ponte di contatto mobile e due elementi di contatto fissi. Il meccanismo di scatto di commutazione sposta il ponte di contatto mobile sui contatti fissi e applica una determinata forza di contatto. Il ponte di contatto rigido interrompe il circuito elettrico due volte. La distanza di isolamento è il doppio della distanza di viaggio di contatto determinata.

Un contatto a lama è costituito da molle di contatto flessibili e un coltello a serramanico, per cui il coltello a serramanico viene inserito tra diverse molle per stabilire un contatto. A causa del movimento di scorrimento a taglio tra il coltello e le molle di contatto, le superfici di contatto sono autopulenti ad ogni azionamento, in questo modo vengono rimossi depositi e strati corrosi. Oltre alla caratteristica autopulente, questo sistema di contatto è più resistente alle vibrazioni e alle forze di repulsione elettrodinamicche rispetto ai sistemi di contatto convenzionali.

I sezionatori sono dispositivi meccanici di commutazione che separano apparecchiature o componenti dell'impianto da un sistema di alimentazione. I sezionatori devono avere distanze d’isolamento sufficientemente grandi e distanze di dispersione per evitare avviamenti involontari, ad esempio in caso di onde di sovratensione o vie di dispersione sporche. I sezionatori non sono intesi per la commutazione di corrente e vengono azionati solo dopo che i circuiti sono già stati interrotti da altri dispositivi, come interruttori automatici, interruttori di carico o fusibili.

Contrariamente ai sezionatori, i commutatori di carico sono adatti per la commutazione di apparecchiature sottoposte a corrente e parti di sistema in circostanze normali con la corrente di esercizio prevista. Poiché questi commutatori vengono azionati sotto carico e possono verificarsi archi di commutazione, questi includono varie misure di progettazione per l'estinzione dell'arco.

I sezionatori principali combinano le funzioni dei commutatori di carico e dei sezionatori. I sezionatori principali assolvono quindi le funzioni di isolamento - come spazi vuoti e le distanze di dispersione opportunamente dimensionate, nonchè l’indicazione dello stato di commutazione - e forniscono inoltre determinate capacità di commutazione. La capacità di commutazione si riferisce generalmente all’abilità di interrompere il flusso di corrente, per cui la capacità di commutazione di un dispositivo varia a seconda del tipo di carico. I diversi tipi di carico sono standardizzati e assegnati a diverse categorie di utilizzo. Una categoria di utilizzo contiene una combinazione di diversi requisiti che un dispositivo di commutazione corrispondente deve soddisfare.

I commutatori possono essere operati in diversi modi. Nello specifico, i commutatori a comando diretto sono azionati manualmente. Inoltre, per quanto concerne il funzionamento diretto si possono distinguere diverse variazioni di interruttori, come ad esempio gli interruttori rotativi e a chiave o gli interruttori a levetta.

I commutatori rotativi sono generalmente azionati da un’operazione di rotazione. Il meccanismo di commutazione trasmette il moto di rotazione alle parti mobili dei contatti di commutazione. I commutatori rotativi possono fornire più posizioni di commutazione e azionare diversi circuiti in modo diverso con un unico dispositivo, a seconda del design effettivo del commutatore.

I commutatori a camme contano come interruttori azionati a rotazione. Il movimento di rotazione viene trasmesso da camme per azionare i contatti di commutazione. Una singola camma può azionare più contatti di commutazione in modo diverso entro i limiti geometrici. Il design modulare dei commutatori a camme Kraus & Naimer consente l’impilamento di più stadi di commutazione ed estensioni con numerosi optional. Grazie a questa modularità, dispositivi di commutazione meccanici sono configurabili per innumerevoli applicazioni. Con il portafoglio modulare è possibile realizzare semplici interruttori ON/OFF unipolari e multipolari, interruttori di commutazione, commutatori multistep, commutatori motore o di controllo, nonchè molti altri circuiti.

Lo scopo dei commutatori principali è il collegamento o la disconnessione di componenti dell’impianto, varie apparecchiature o macchinari con l’alimentazione. Un design molto compatto è stato creato per commutatori principali nei quali i tre poli di un alimentazione CA trifase vengono commutati contemporaneamente. Inoltre, esistono anche modelli a quattro poli per applicazioni in cui la linea del neutro è commutata, per cui il polo neutro funziona come contatto di chiusura anticipata/apertura ritardata. I commutatori principali sono sezionatori con alte capacità di commutazione in relazione alla loro dimensione. I commutatori principali compatti della Kraus & Naimer sono caratterizzati da un movimento di contatto positivo durante l’operazione di chiusura o apertura. Inoltre, gli interruttori principali/compatti sono integrati in un ampio sistema modulare con numerose espansioni funzionali ed accessori opzionali.

Gli accessori opzionali fanno parte del sistema modulare completo di Kraus & Naimer e consentono un'ampia varietà di estensioni funzionali per i dispositivi di commutazione. Il sistema modulare include numerosi accessori come dispositivi con lucchetto, dispositivi di blocco a chiave, innesti per porte, custodie varie, nonché soluzioni per applicazioni speciali, come vari dispositivi di segnalazione, dispositivi di interblocco o azionamenti speciali.

Pulsanti e spie luminose sono dispositivi di input e output per azionare macchinari e ricevere feedback su vari stati della macchina.  Pulsanti e commutatori a bassa capacità di commutazione o potenziometri vengono usati come dispositivi di comando e fungono da trasmettitori di segnali elettrici per le centraline. Le spie luminose fungono come dispositivi di segnalazione per gli operatori di macchine. Sono disponibili anche combinazioni di pulsanti e spie luminose all’interno di un singolo dispositivo e l’estesa gamma di prodotti Kraus & Naimer offre soluzioni per un’ampia varietà di applicazioni.