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L'MCB (Miniature Circuit Breaker, interruttore automatico di piccole dimensioni) è uno dei dispositivi di protezione dei terminali più utilizzati nei sistemi di distribuzione a bassa tensione. Grazie a vantaggi quali dimensioni ridotte, praticità d'uso e protezione precisa, è ampiamente utilizzato nelle linee di distribuzione di edifici industriali, commerciali e civili, svolgendo funzioni fondamentali come la protezione da sovraccarico e cortocircuito. Di seguito viene fornita un'analisi dettagliata delle sue caratteristiche funzionali, analizzando diversi aspetti, tra cui funzioni principali, caratteristiche tecniche e caratteristiche applicative.

I. Funzione di protezione del nucleo: garantire il funzionamento sicuro del circuito

Il valore fondamentale dell'MCB risiede nella protezione di sicurezza delle linee di distribuzione e delle apparecchiature elettriche. La sua funzione di protezione è svolta principalmente attraverso meccanismi di azione precisi, che includono specificamente i due seguenti tipi di protezione del nucleo:

1. Funzione di protezione da sovraccarico

Quando il circuito funziona normalmente, la corrente è compresa nell'intervallo nominale. Tuttavia, in presenza di troppi dispositivi elettrici o in caso di sovraccarico prolungato, la corrente nella linea supererà il valore nominale, causando il surriscaldamento dei cavi. Un sovraccarico prolungato può causare l'invecchiamento dell'isolamento, cortocircuiti e persino incendi. La protezione da sovraccarico dell'interruttore magnetotermico è garantita da un dispositivo di sgancio termico a lamina bimetallica: quando la corrente supera il valore nominale, la lamina bimetallica si piega e si deforma a causa del calore generato dalla corrente, attivando il meccanismo di sgancio, causando l'apertura dei contatti dell'interruttore e l'interruzione del circuito.

La sua protezione da sovraccarico ha una caratteristica a tempo inverso, ovvero maggiore è la corrente di sovraccarico, minore è il tempo di intervento. Ad esempio, quando la corrente è 1,3 volte la corrente nominale, il tempo di intervento può durare diverse ore. Quando la corrente raggiunge sei volte la corrente nominale, il tempo di intervento può essere ridotto a pochi secondi. Ciò non solo evita interventi non necessari causati da sovraccarichi minori di breve durata, ma interrompe anche rapidamente il circuito in caso di sovraccarico grave, garantendo una protezione flessibile e affidabile.

2. Funzione di protezione da cortocircuito

Il cortocircuito è uno dei guasti più pericolosi nei circuiti, solitamente causato da danni all'isolamento dei cavi o da guasti interni delle apparecchiature. In questo momento, la corrente aumenta istantaneamente (raggiungendo potenzialmente decine o addirittura centinaia di volte la corrente nominale) e l'enorme forza elettrica e il calore generati possono bruciare istantaneamente cavi e apparecchiature e persino causare incendi o scosse elettriche. La protezione da cortocircuito dell'interruttore magnetotermico è ottenuta tramite un dispositivo di sgancio elettromagnetico: quando la corrente di cortocircuito attraversa la bobina del dispositivo di sgancio elettromagnetico, si genera una forte forza elettromagnetica che attrae l'indotto per colpire il meccanismo di sgancio, causando la rapida apertura dei contatti e l'interruzione del circuito.

Il tempo di intervento della protezione da cortocircuito è estremamente breve, solitamente entro 0,1 secondi. È in grado di isolare rapidamente il punto di guasto prima che si espanda, riducendo al minimo i danni causati da cortocircuito alla linea e alle apparecchiature e proteggendo la sicurezza di persone e cose.

Ii. Caratteristiche tecniche: Preciso, stabile e affidabile

1. Elevata precisione nel movimento

I valori di intervento della protezione MCB sono stati rigorosamente progettati e calibrati per garantire un funzionamento preciso entro l'intervallo di corrente specificato. Il valore di impostazione della corrente per la protezione da sovraccarico (ad esempio, non intervento a 1,05 volte la corrente nominale e intervento entro il tempo concordato a 1,3 volte la corrente nominale) e la corrente minima di intervento per la protezione da cortocircuito (solitamente da 5 a 10 volte la corrente nominale) sono entrambi conformi agli standard internazionali (come IEC 60898) e nazionali (come GB 10963). Durante il processo di produzione, ogni MCB deve essere sottoposto a una rigorosa calibrazione per garantire che l'errore del tempo di intervento in diverse condizioni di corrente sia controllato entro l'intervallo consentito, evitando il "mancato intervento" (mancato intervento durante i guasti) o il "falso intervento" (intervento durante il normale funzionamento).

2. Lunga durata meccanica ed elettrica

Gli interruttori magnetotermici devono resistere frequentemente a operazioni di chiusura e apertura, nonché a correnti di guasto, e quindi devono soddisfare rigorosi requisiti di durata meccanica ed elettrica. La durata meccanica si riferisce al numero di volte in cui un interruttore automatico funziona in assenza di corrente. La durata meccanica di un interruttore magnetotermico di alta qualità può superare le 10.000 volte. La durata elettrica si riferisce al numero di volte in cui funziona sotto carico alla corrente nominale, solitamente non meno di 2.000 volte. I suoi componenti chiave interni (come contatti, meccanismi di sgancio e molle) sono realizzati con materiali ad alta resistenza (come contatti in lega d'argento e parti conduttive in bronzo fosforoso) e, grazie a precise tecniche di lavorazione e trattamento termico, la loro resistenza all'usura, alla corrosione e alla fatica sono migliorate per garantire prestazioni stabili anche dopo un utilizzo prolungato.

3. Il potere di interruzione è adattato ai requisiti della scena

Il potere di interruzione si riferisce al valore massimo di corrente di cortocircuito che un interruttore magnetotermico può interrompere in sicurezza in determinate condizioni ed è l'indicatore principale per misurare la sua capacità di protezione da cortocircuito. A seconda degli scenari applicativi, il potere di interruzione di un interruttore magnetotermico può essere classificato in più livelli, come:

Negli scenari civili vengono comunemente utilizzati interruttori magnetotermici con capacità di interruzione di 6 kA o 10 kA, in grado di gestire guasti da cortocircuito in abitazioni o piccoli locali commerciali.

Negli scenari industriali, sono necessari interruttori magnetotermici con capacità di interruzione più elevate (ad esempio 15 kA e 25 kA) per adattarsi ad ambienti con apparecchiature dense e grandi correnti di cortocircuito.

La realizzazione della capacità di interruzione si basa su un sistema di estinzione dell'arco ottimizzato (come una camera di estinzione a griglia). Durante l'interruzione del cortocircuito, l'arco viene rapidamente introdotto nella camera di estinzione e suddiviso in più archi corti attraverso griglie metalliche, riducendo la tensione dell'arco e spegnendolo rapidamente per prevenire danni alla struttura interna dell'interruttore dovuti alle elevate temperature dell'arco.

Iii. Caratteristiche strutturali e operative: miniaturizzazione e praticità

Dimensioni compatte e facile da installare

L'MCB adotta un design modulare, ha dimensioni compatte (tipicamente con moduli standard da 18 mm o 36 mm di larghezza) e può essere installato direttamente sulle guide di scatole di distribuzione standard o armadi di distribuzione, risparmiando spazio. La sua struttura compatta consente la protezione indipendente di più circuiti all'interno di uno spazio di distribuzione limitato. Ad esempio, in una scatola di distribuzione domestica, più MCBS possono essere utilizzati per controllare circuiti diversi come illuminazione, prese e condizionatori d'aria, ottenendo protezione e gestione separate, il che è utile per il rilevamento dei guasti e il controllo del consumo energetico.

2. Facile da usare e semplice da manutenere

Il meccanismo di funzionamento dell'MCB è progettato per essere umano. Le operazioni di chiusura (posizione "ON") e apertura (posizione "OFF") vengono eseguite tramite la maniglia. Lo stato della maniglia è chiaramente visibile, consentendo una valutazione intuitiva dello stato on-off del circuito. Dopo un guasto, la maniglia si porterà automaticamente in posizione centrale (posizione "TRIP"), facilitando l'identificazione rapida del circuito difettoso. Per il ripristino, è sufficiente spostare la maniglia in posizione "OFF" e quindi spingerla in posizione "ON". Non sono necessari strumenti professionali e l'operazione è semplice. Nella manutenzione quotidiana, l'MCB non richiede complesse operazioni di debug o ispezione. Richiede solo controlli regolari per garantire che l'aspetto sia intatto e il funzionamento regolare, con conseguenti bassi costi di manutenzione.

3. Eccellenti prestazioni di isolamento

Per garantire la sicurezza elettrica, l'involucro e i componenti isolanti interni dell'MCB sono realizzati con materiali isolanti resistenti ad alta tensione e alta temperatura (come plastiche termoindurenti e ABS ignifugo), con una resistenza di isolamento ≥100 MΩ, in grado di resistere a un test di tenuta alla tensione di 2500 V CA (nessuna rottura o scarica elettrica entro 1 minuto). È in grado di mantenere buone prestazioni di isolamento in ambienti difficili come umidità e polvere, prevenire perdite o cortocircuiti fase-fase e garantire la sicurezza degli operatori e delle apparecchiature.

Iv. Funzioni espanse e adattabilità: soddisfare esigenze diverse

1. Diversificare i tipi derivati

Oltre alla protezione di base da sovraccarico e cortocircuito, l'MCB può soddisfare le esigenze di diversi scenari attraverso l'espansione funzionale. Tra i tipi derivati ​​più comuni figurano:

- Interruttore magnetotermico con protezione dalle perdite (RCBO): integra un modulo di rilevamento delle perdite basato su un normale interruttore magnetotermico. Quando si verifica una perdita nel circuito (corrente residua superiore a 30 mA), l'interruttore può scattare rapidamente per prevenire scosse elettriche ed è ampiamente utilizzato nei circuiti delle prese domestiche.

- MCB con protezione da sovratensione/sottotensione: scatta automaticamente quando la tensione di rete è troppo alta o troppo bassa per proteggere gli apparecchi sensibili, come frigoriferi e condizionatori, dai danni causati dalle fluttuazioni di tensione.

- MCB a corrente nominale regolabile: regola il valore della corrente nominale tramite una manopola, adatto per scenari in cui la corrente di carico deve essere regolata in modo flessibile.

2. Forte adattabilità ambientale

L'MCB può funzionare stabilmente in un'ampia gamma di condizioni ambientali, in genere in un intervallo di temperatura compreso tra -5°C e 40°C (modelli speciali possono essere estesi da -25°C a 70°C), con un'umidità relativa ≤95% (senza condensa) e può adattarsi alle condizioni climatiche di diverse regioni. Allo stesso tempo, la sua struttura interna ha una certa capacità di resistere a vibrazioni e urti e può funzionare in modo affidabile in siti industriali o veicoli di trasporto (come navi e camper) con lievi vibrazioni.

Le differenze rispetto agli altri interruttori automatici:

MCB (interruttore automatico miniaturizzato): utilizzato principalmente per la protezione dei circuiti con bassa corrente (solitamente inferiore a 100 ampere).

MCCB (Molded Case Circuit Breaker): viene utilizzato per la protezione dei circuiti con correnti più elevate (in genere superiori a 100 ampere) ed è adatto per apparecchiature di grandi dimensioni e sistemi di distribuzione di energia.

RCBO (interruttore differenziale): combina le funzioni di protezione da sovracorrente e di protezione dalle perdite e può proteggere contemporaneamente il circuito da sovraccarico, cortocircuito e perdite.