La storia insolita di un interruttore convenzionale

L'evoluzione del dispositivo di protezione: dai tempi di Edison ai giorni nostri

L'interruttore ci è così familiare che sembra che non ci sia nulla di interessante in esso. Ma prima che il passaggio trovasse il suo aspetto moderno e si stabilisse in ogni casa, in uffici, scuole, centri commerciali e imprese, ha attraversato una lunga evoluzione.

1836-1899 gg.

Il primo interruttore di linea è stato inventato dall'americano Charles Grafton Page. Nel 1838, creò un demolitore - in effetti, un serbatoio di mercurio con un'asta di contatto. All'aumentare della corrente, apparve un campo elettromagnetico, che causava l'innalzamento dell'asta dal mercurio. Il circuito si aprì e quando il campo magnetico scomparve, tutti gli elementi tornarono al loro posto.

Successivamente sono comparsi prototipi di micce. Il loro dispositivo fu brevettato da Thomas Edison nel 1880: un inserto fusibile fatto di lamina o filo fu posto in un pallone di vetro. Esternamente, il fusibile assomigliava a una lampadina familiare, ma con apparente primitività ha fornito una rottura della rete durante il sovraccarico: l'inserto si è bruciato - il circuito si è aperto.

Alla fine del 19 ° secolo, apparvero interruttori automatici con protezione automatica da corto circuito. Era un dispositivo con contatti a molla, tenuti in posizione da un chiavistello. Sotto l'influenza di un elettromagnete, aprì e azionò una molla di rottura. Questo principio si è dimostrato così efficace da essere ancora utilizzato negli interruttori di circuito industriali.

Cannone mitragliatore Charles Grafton Page

1900-1910 gg.

All'inizio del ventesimo secolo, in Europa iniziò un vero boom di interruttori automatici. Alla fiera mondiale di Parigi, Electric b. Schukkert a Norimberga ”ha introdotto un generatore trifase con un nuovo interruttore automatico.

La rivista "Elettricità" del 1902 riportava: "La commutazione secondaria di un interruttore dopo che è caduto dal circuito è possibile solo quando la causa del cortocircuito o di altri danni è stata davvero eliminata. Il dispositivo è molto sensibile. Funziona sempre alla stessa corrente. Per mezzo di una vite speciale, il dispositivo può essere consegnato a qualsiasi numero di ampere fino a 2000 ”.

Nel 1910, apparve un interruttore con due relè. Il dispositivo ha disconnesso la rete istantaneamente solo con una grande congestione. Se la potenza nella rete è aumentata leggermente, l'interruttore è scattato con un ritardo regolabile.

Nello stesso periodo, gli inventori stanno pensando a come risolvere il problema dell'arco elettrico, che si forma quando i contatti si aprono e distruggono gli elementi dell'interruttore. E Mikhail Dolivo-Dobrovolsky inventa un dispositivo ad arco: una griglia metallica di materiale isolante con fessure strette estingue un arco elettrico schiacciandolo in piccole parti.

Interruttori automatici all'inizio del XX secolo

1911-1920 gg.

Nel 1911, il primo interruttore dell'olio fu presentato in una mostra a Torino. I francesi dimostrarono immediatamente due opzioni: trifase a 25 kV e monofase a 45 kV con una capacità di 10 kVA. Gli ingressi, i sistemi di contatto e di arco in un tale interruttore sono stati collocati in un serbatoio collegato a terra con olio, che era sotto pressione. Il serbatoio dell'olio serviva non solo per estinguere l'arco, ma anche per isolare parti in tensione.

Semplici, affidabili ed economici, questi interruttori presentano anche numerosi inconvenienti significativi: potrebbero esplodere, essere a rischio di incendio e avere dimensioni molto impressionanti.

Nel 1914, lo stesso Dolivo-Dobrovolsky inventò un reticolo deionico con speciali elettromagneti per trascinare un arco elettrico nella fessura della camera dell'arco. La tecnologia aiuta a estinguere l'arco nel modo più efficiente possibile.Il principio applicato 105 anni fa è ancora utilizzato negli interruttori automatici.

1921-1945 gg.

Gli ingegneri tedeschi Hugo Stotz e Heinrich Schachtner hanno fatto una rivoluzione: hanno unito i viaggi termici e magnetici in una singola unità riutilizzabile. Di conseguenza, i dispositivi hanno iniziato a proteggere non solo dai sovraccarichi (come hanno fatto i loro predecessori con un rilascio termico), ma anche dai cortocircuiti. Ora non è stato necessario modificare l'inserto dopo ogni operazione: è stato sufficiente premere un pulsante e riavviare l'interruttore.

Interruttore Hugo Stotz

I tedeschi ottennero un brevetto per l'invenzione nel 1924 e quattro anni dopo apparve sul mercato il primo interruttore modulare al mondo, che fu quindi prodotto senza modifiche strutturali per quasi 30 anni.

Pubblicità degli interruttori Hugo Stotz negli anni '20 - '30 del XX secolo

Negli anni '30, apparvero camere ad arco per l'estinzione di scintille che si verificano quando il dispositivo viene attivato e apparvero anche cuscinetti di contatto in materiali contenenti argento.

Secondo Denis Nikitin, un ingegnere esperto, uno dei principali produttori e fornitori di apparecchiature elettriche e di illuminazione, ai nostri tempi, l'argento puro non viene utilizzato nella produzione di interruttori a causa del basso punto di fusione e della rapida distruzione durante l'arco dell'arco.

Nei dispositivi moderni, una lega d'argento con una sostanza refrattaria (metallica o non metallica) viene utilizzata per aumentare la resistenza del gruppo di contatto. Ad esempio, gli interruttori di serie utilizzano saldature in materiale contenente argento, che aumenta la resistenza all'usura del gruppo di contatto e riduce la resistenza di transizione. Di conseguenza, aumenta la durata dell'interruttore, aumenta la sua affidabilità.

Brevetto Hugo Stotz per interruttore

Pubblicità degli interruttori Stotz su cartoline

1946-1975 gg.

In Russia, lo sviluppo della tecnologia ha seguito un percorso leggermente diverso. Nel dopoguerra furono ampiamente utilizzati gli interruttori AB25. I rilasci in essi erano solo termici, quindi questi dispositivi erano protetti in modo affidabile solo da sovraccarichi.

I cortocircuiti sono diventati un problema: la rete elettrica deve essere aperta all'istante, ma la piastra bimetallica del rilascio termico richiede tempo per riscaldarsi e funzionare. L'interruttore di corrente di cortocircuito con tale rilascio, ovviamente, è disconnesso, ma un incendio nel cablaggio potrebbe iniziare prima.

Per quanto riguarda le camere ad arco degli interruttori sovietici degli anni 1950-1960, contenevano un piccolo numero di piastre. L'efficienza dell'estinzione dell'arco in questo caso è bassa a causa di piccoli schiacciamenti.

Ci sono molte più piastre nelle moderne camere ad arco, mentre gli ingegneri stanno cercando di trovare l'equilibrio ottimale tra l'aumento del numero di piastre per l'efficienza dell'arco e la compattezza degli interruttori automatici.

Interruttori automatici nella prima metà del 20 ° secolo

Interruttore automatico STOTZ-KONTAKT del 1952 di rilascio

Interruttore ABB

Interruttori pubblicitari in Germania negli anni '70 del XX secolo

1976-1991 gg.

Nel corso dei prossimi 20 anni, il vettore dello sviluppo degli interruttori di circuito nel mondo si è spostato verso il miglioramento delle prestazioni, il miglioramento dei sistemi di arco e di contatto, l'emergere di azionamenti. Ma nel nostro paese, questo periodo è stato caratterizzato dalla proliferazione di switch AE1031.

Interruttore automatico AE1031

Il loro rilascio era ancora solo termico, ma c'era anche una differenza fondamentale: l'assenza di una camera ad arco.

Quando il dispositivo viene attivato, i suoi contatti divergono a una distanza maggiore rispetto ai dispositivi della generazione precedente e l'arco si spegne. Tali interruttori affrontano il loro compito e si trovano ancora nei pannelli degli appartamenti degli edifici residenziali.

Interruttore AE1031 in forma smontata

"È meglio sostituire un tale interruttore con uno moderno dotato di un rilascio elettromagnetico e di una camera ad arco. I carichi sono aumentati in modo significativo e le correnti di corto circuito sono aumentate ", spiega Denis Nikitin (IEK GROUP). - Per garantire la sicurezza delle reti elettriche, gli interruttori automatici richiedono un funzionamento e una velocità affidabili. I dispositivi moderni funzionano con un corto circuito quasi istantaneamente, in 0,1 secondi. "

Camera ad arco ingrandita dell'interruttore VA47-60 IEK®

Dagli anni '90 in questi giorni

Negli anni '90 La Russia ha compiuto un enorme passo avanti nella progettazione e produzione di interruttori automatici, adottando la migliore esperienza di società straniere e introducendo le proprie tecnologie che soddisfano le esigenze del mercato interno.

La maggior parte degli interruttori automatici domestici moderni ha rilasci sia termici che elettromagnetici, proteggendo la rete allo stesso tempo da sovraccarichi e cortocircuiti.

Per loro, i produttori producono moduli aggiuntivi che espandono la funzionalità degli interruttori automatici.

Ad esempio, vengono inventate unità di viaggio che possono essere controllate a distanza. Consentono di aprire il circuito a distanza e sono indispensabili in caso di incendio, quando è necessario disattivare la ventilazione o aprire la serratura elettromagnetica della porta, ma non è possibile accedere allo schermo.

Moderna BA47-60M IEK®

L'impulso dal sistema di protezione antincendio è alimentato a un rilascio indipendente e rilascia l'interruttore. Un esempio è il montaggio senza viti con un intervallo di tensione di funzionamento di 161–253 V, che viene utilizzato per far scattare gli interruttori di circuito uno, due, tre o quattro poli delle serie BA47-29 e BA47-100 IEK®.

La resistenza meccanica all'usura dei moderni interruttori automatici è progettata per non meno di 20.000 cicli e quella elettrica per non meno di 6000. I produttori leader sono riusciti a ottenere indicatori così impressionanti grazie al design speciale della cassa con una migliore dissipazione del calore e la sua protezione aggiuntiva contro il bruciarsi da dietro l'arco ( il calore viene rimosso attraverso piastre di plastica e metallo).

L'evoluzione delle camere ad arco continua: il numero di piastre aumenta in esse, all'uscita sono installate doppie reti antincendio, che aumentano la sicurezza antincendio dell'apparato, impedendo lo scarico dei prodotti dell'arco che si brucia.

I sistemi di controllo automatico delle caratteristiche (a seconda delle condizioni operative) vengono sempre più introdotti nei dispositivi moderni, i microprocessori vengono sempre più utilizzati per la modellazione dell'arco e l'aspetto di macchine trifase con un tempo di risposta di 1 ms. L'evoluzione dell'interruttore continua.

Materiale preparato dal servizio stampa di IEK GROUP