interruttóre
Indice
Lessico
Sm. (f. -trice) [sec. XIV; dal latino tardo interruptor-ōris].
1) Non comune, chi interrompe.
2) Apparecchio elettrico destinato a stabilire, portare o interrompere correnti in un circuito elettrico, sia in condizioni normali di esercizio, sia in condizioni anormali.
Elettrotecnica: generalità
Un interruttore è costituito essenzialmente da parti fisse, cui fanno capo i conduttori del circuito sul quale devono essere eseguite le manovre, e da parti mobili il cui spostamento realizza o interrompe la continuità metallica del circuito. Possono essere di tipo e dimensioni molto differenti in relazione all'uso cui sono destinati, dai microinterruttori usati in circuiti percorsi da correnti di debole intensità, agli interruttori da parete impiegati negli edifici civili, a quelli di notevole potenza usati in grossi impianti, ecc. La manovra di un interruttore può essere eseguita manualmente o mediante sistemi di comando di tipo elettrico o pneumatico. Tale manovra può avvenire per azione di un operatore o automaticamente, per esempio in seguito all'intervento di un relè quando si verifichino determinate condizioni (valori troppo elevati di corrente in linea, mancanza di tensione, ecc.). Quando un circuito viene aperto si forma, tra contatto mobile e contatto fisso dell'interruttore, un arco elettrico dovuto al fatto che, data l'induttanza del circuito, la corrente tende a mantenere il suo valore. La formazione dell'arco è facilitata dal fatto che, quando si allontanano i contatti, si riduce progressivamente la sezione di passaggio della corrente e si ha quindi un aumento di resistenza elettrica e un forte riscaldamento per effetto Joule localizzato nella zona di contatto. Ciò causa la volatilizzazione di parte del metallo e la ionizzazione del mezzo interposto che diventa conduttore. È evidente che, finché l'arco persiste, l'interruzione non avviene dato che la continuità del circuito si realizza attraverso l'arco stesso. Si ha quindi la necessità di estinguere l'arco in un tempo abbastanza breve: ciò può essere ottenuto raffreddandolo e provocando la deionizzazione del mezzo entro cui esso si sviluppa. Se il circuito è percorso da corrente alternata l'estinzione è facilitata dal fatto che, a ogni semiperiodo, la corrente si annulla naturalmente e viene quindi meno la principale causa di ionizzazione del mezzo interposto; ciò non accade in corrente continua, dove si ha spesso l'estinzione per “strappamento” dell'arco mediante un'azione deionizzante e raffreddante molto energica. Un interruttore è caratterizzato principalmente, oltre che dal tipo di corrente che è destinato a interrompere, dai valori della tensione e della corrente nelle normali condizioni di esercizio e dal potere di interruzione o capacità di rottura, che è il valore efficace della massima intensità di corrente che l'interruttore può interrompere. La capacità di rottura viene quindi espressa in ampere, ma è usuale anche esprimerla come potenza apparente data dal prodotto VI (nel caso degli interruttori trifasi si avrà
VI), dove V è la tensione nominale dell'interruttore e I la capacità di rottura in ampere. Hanno inoltre importanza i tempi di apertura e di chiusura, ossia rispettivamente gli intervalli di tempo che intercorrono tra l'istante in cui si invia il comando di apertura o di chiusura e quello in cui si ha l'estinzione completa dell'arco o in cui si stabilisce la continuità del circuito. Una classificazione degli interruttori può essere fatta in base al sistema usato per provocare la deionizzazione e il raffreddamento dell'arco. Per valori relativamente bassi di tensione e di corrente (tipicamente negli impianti domestici) possono essere usati interruttori in aria nei quali l'estinzione dell'arco non richiede particolari accorgimenti, dato il basso valore dell'energia in gioco.
Elettrotecnica: tipi d'interruttore
I principali tipi di interruttori usati negli impianti di maggior potenza sono: ad aria compressa, a gas, in olio, a deionizzazione magnetica, differenziali, di minima e massima. Negli interruttori ad aria compressa l'estinzione dell'arco è ottenuta mediante aria compressa, dalla quale l'arco viene investito all'apertura dei contatti. Possono essere di diverso tipo costruttivo, in relazione soprattutto ai valori di tensione a cui devono operare. Generalmente l'aria compressa, oltre a provocare lo spegnimento dell'arco, viene utilizzata per la manovra dei contatti mobili. Per medie tensioni (40-90 kV) vengono usati interruttori a una sola camera di interruzione; per tensioni superiori si realizzano solitamente interruttori ad apertura multipla, in cui vengono posti in serie, in camere di interruzione separate, più contatti fissi e mobili. § Gli interruttori a gas hanno funzionamento analogo a quello degli interruttori ad aria compressa, ma la formazione dell'arco avviene in un'atmosfera di gas inerte, caratterizzato da rigidità dielettrica superiore a quella dell'aria. I più diffusi sono gli interruttori a esafluoruro di zolfo (SF6), usati nel campo delle alte tensioni. Sono costituiti da un involucro contenente SF6 a bassa pressione nel quale sono situate più camere di interruzione in serie (generalmente tre) e un serbatoio di SF6 ad alta pressione. All'apertura dell'interruttore si apre anche una valvola che immette gas dal serbatoio ad alta pressione in ognuna delle camere di interruzione, provocando lo spegnimento dell'arco. § Gli interruttori in olio possono essere del tipo a grande volume d'olio o a volume d'olio ridotto. Nel primo, usato nel campo delle medie tensioni, le camere di interruzione sono disposte entro cassoni di notevoli dimensioni pieni di olio: l'estinzione dell'arco è provocata essenzialmente dall'effetto raffreddante dell'olio, che essendo presente in grande quantità è in grado di assorbire rapidamente il calore sviluppato. Negli interruttori in olio ridotto, usati per medie e alte tensioni, il movimento dei contatti avviene entro camere opportunamente conformate, piene di olio. L'arco che si sviluppa tra i contatti provoca la vaporizzazione di parte dell'olio e la conseguente formazione di una grossa bolla di gas: questa provoca un brusco movimento della massa di olio che viene portata a investire l'arco, sostituendo così la massa gassosa ionizzata. § Gli interruttori a deionizzazione magnetica sono interruttori in aria, usati per basse e medie tensioni. L'estinzione dell'arco è dovuta alle azioni elettrodinamiche che si esercitano tra l'arco stesso e un campo magnetico di notevole intensità generato da una bobina percorsa dalla stessa corrente che deve essere interrotta. Tali azioni elettrodinamiche sollecitano l'arco con una forza avente direzione perpendicolare a quelle della corrente e del flusso e lo portano a svilupparsi entro camere di estinzione costituite da una successione di piastre isolanti, dove si raffredda e si estingue. § L'interruttore differenzialeè un interruttore automatico che si apre quando la somma vettoriale delle correnti che percorrono il circuito non è nulla. Un tipo diffuso è quello monofase ad alta sensibilità, spesso usato negli impianti domestici per proteggere le persone dal contatto con apparecchiature in tensione. Tale interruttore, detto talvolta “salvavita”, interviene quando, a causa della dispersione verso terra di una corrente anche di bassa intensità (generalmente non superiore a 30 mA), sono diversi i valori delle correnti che percorrono due bobine, poste a monte e a valle del circuito da proteggere. § L'interruttore di minima e di massima è un dispositivo accoppiato al generatore elettrico (dinamo o alternatore) degli autoveicoli con il compito di interrompere il collegamento del generatore con l'accumulatore (batteria) quando la tensione erogata dal generatore scende a un livello inferiore a quello dell'accumulatore. Tale dispositivo è necessario perché se l'interruzione non avvenisse provocherebbe, in determinate condizioni di funzionamento del veicolo (per esempio motore funzionante al minimo o fermo), l'inversione del senso di percorrenza della corrente nel circuito di ricarica e l'accumulatore si scaricherebbe sul generatore. Nei circuiti di ricarica con dinamo l'interruttore di minima è un relé, in quelli con alternatore i diodi del raddrizzatore impediscono l'inversione di senso della corrente. Al fine di garantire un funzionamento ortodosso all'impianto elettrico, l'interruttore funziona anche come limitatore di massima, cioè limita la tensione e la corrente erogata, regolando per mezzo di contatti e di resistenze la corrente di eccitazione dell'avvolgimento di campo del generatore. Ciò è reso necessario in quanto il motore che aziona il generatore ruota a regimi diversi secondo le condizioni di utilizzo del veicolo, mentre la dinamo o l'alternatore deve erogare una tensione costante e una corrente contenuta entro valori tali da non compromettere l'integrità del generatore stesso. Per tale motivo è meglio chiamare il dispositivo interruttore di minima e limitatore di tensione e corrente massima. § Il transistore con funzioni di interruttore è di impiego generalizzato nei circuiti digitali per le proprietà di velocità di risposta e di flessibilità di comando. Il transistore è in grado di assolvere le stesse funzioni dell'interruttore meccanico, quando impiegato nella zona di interdizione per la condizione di apertura del circuito e nella zona di saturazione per quella di chiusura. Infatti, se le giunzioni di un emettitore e di un collettore sono polarizzate inversamente non passa corrente fra collettore ed emettitore e il circuito è aperto; quando, agendo sulla corrente di base, si polarizzano entrambe le giunzioni direttamente, il transistore conduce e il circuito è chiuso. Per l'impiego del transistore come interruttore si adotta la configurazione a emettitore comune in quanto la commutazione è prodotta da una corrente di comando piccola rispetto a quella principale.