Immaginate uno strumento di precisione che si spegne a causa del surriscaldamento: le conseguenze vanno oltre la perdita di tempo e possono portare a perdite economiche. I protettori termici fungono da componenti critici che proteggono le apparecchiature dai danni causati dal calore. Questo articolo esamina i parametri principali, le caratteristiche di prestazione, gli scenari applicativi e le certificazioni di settore dei protettori termici per assistere ingegneri e professionisti degli acquisti nel prendere decisioni informate.

Protettori termici: i guardiani della sicurezza delle apparecchiature elettriche

Un protettore termico è un sistema di contatto unipolare o multipolare progettato per interrompere in modo affidabile l'alimentazione quando un'apparecchiatura elettrica raggiunge una soglia di temperatura preimpostata, prevenendo così i danni indotti dal calore. Questi dispositivi trovano ampio impiego in varie apparecchiature elettriche, tra cui motori, trasformatori, dispositivi di riscaldamento ed elettrodomestici (come frullatori e bollitori elettrici). In base allo stato dei contatti, i protettori termici sono classificati in due tipi:

• Protettori termici normalmente chiusi (NC): Ideali per la protezione delle apparecchiature classiche, scollegando immediatamente i circuiti quando si verificano aumenti di temperatura anomali.
• Protettori termici normalmente aperti (NO): Adatti per la garanzia della sicurezza operativa, come il collegamento di generatori di segnale o ventole per garantire che l'apparecchiatura funzioni solo entro intervalli di temperatura specifici.

Parametri chiave: temperatura, impedenza e durata

Le prestazioni dei protettori termici sono determinate da diversi parametri critici che influenzano direttamente la loro efficacia protettiva e la durata.

1. Temperatura di commutazione nominale (NST)

L'NST rappresenta il parametro più cruciale, definendo la temperatura alla quale il protettore dovrebbe attivarsi. Per i protettori NC, indica la temperatura alla quale i contatti si aprono per interrompere il flusso di corrente. Per i protettori NO, indica la temperatura alla quale i contatti si chiudono. L'NST è tipicamente espresso in gradi Celsius (°C).

La selezione di un NST appropriato richiede un'attenta considerazione dell'intervallo di temperatura di esercizio normale dell'apparecchiatura protetta e della temperatura massima consentita. Un'impostazione eccessivamente bassa può causare falsi inneschi, mentre un'impostazione eccessivamente alta rischia una protezione inadeguata contro il surriscaldamento.

2. Tolleranza della temperatura di commutazione

Le specifiche NST includono un intervallo di tolleranza misurato in Kelvin (K), che descrive la deviazione consentita tra le temperature di commutazione effettive e nominali. La tolleranza standard è ±5K, sebbene siano disponibili tolleranze più strette come ±2,5K per applicazioni di maggiore precisione.

Tolleranze più piccole garantiscono l'attivazione più vicina alla temperatura nominale, migliorando la precisione della protezione ma aumentando i costi di produzione.

3. Temperatura di ripristino

Questo parametro indica la temperatura alla quale il protettore ritorna al suo stato iniziale. Per i protettori NC, è quando i contatti si richiudono; per i protettori NO, quando i contatti si riaprono. La temperatura di ripristino è tipicamente inferiore all'NST per evitare cicli rapidi durante le minime fluttuazioni di temperatura.

La selezione deve garantire che la temperatura di ripristino superi la temperatura ambiente massima dell'applicazione per garantire la corretta funzionalità di ripristino automatico.

4. Resistenza di contatto

Una caratteristica essenziale che riflette la resistenza tra i contatti, tipicamente specificata come valore massimo nelle schede tecniche. La resistenza effettiva spesso misura significativamente inferiore a causa di variabili operative, tra cui correnti di spunto e carichi reattivi.

La resistenza di contatto comprende resistenze multiple in serie da componenti come sistemi di contatto, connessioni, conduttori e cavi. Sebbene sia difficile da isolare, questo parametro influenza in modo critico le variazioni di temperatura causate dal riscaldamento intrinseco.

5. Rimbalzo dei contatti

Questo fenomeno meccanico intrinseco descrive la rapida apertura/chiusura dei contatti durante le transizioni di commutazione. Durate di rimbalzo più brevi indicano una qualità superiore, riducendo al minimo l'erosione dei contatti indotta dall'arco sotto carico.

6. Cicli di commutazione

Questa metrica di prestazione vitale specifica il numero di transizioni di accensione/spegnimento che un protettore può completare in condizioni di carico peggiori mantenendo i parametri specificati (NST, temperatura di ripristino, resistenza di contatto).

La durata dipende da molteplici fattori, tra cui carico di corrente, tensione, temperatura ambiente e umidità. La selezione deve essere allineata alle condizioni specifiche dell'applicazione e alla durata prevista.

Considerazioni speciali sull'applicazione: resistenza all'impregnazione

Quando utilizzati per la protezione delle bobine, i protettori termici subiscono spesso processi di impregnazione con vernici o resine isolanti. La tenuta efficace è obbligatoria per impedire l'ingresso di liquidi che potrebbero compromettere la funzionalità in condizioni di guasto. L'impregnazione sottovuoto presenta i requisiti più rigorosi. L'isolamento post-assemblaggio utilizzando epossidica o silicone può migliorare la resistenza all'impregnazione quando necessario.

Termistori PTC: una soluzione alternativa di protezione contro il surriscaldamento

I termistori a coefficiente di temperatura positivo (PTC) mostrano una resistenza crescente con l'aumento della temperatura, rendendoli adatti per la protezione da sovracorrente o sovratemperatura. A differenza dei protettori termici bimetallici, i dispositivi PTC richiedono elettronica di valutazione aggiuntiva. I loro vantaggi includono cicli di commutazione più elevati e configurabili individualmente.

Certificazioni di settore: garantire sicurezza e qualità

I componenti elettrici richiedono tipicamente certificazioni di sicurezza da organismi riconosciuti:

• VDE (Verband der Elektrotechnik): La certificazione principale per il mercato tedesco, che verifica la conformità agli standard di sicurezza elettrica.
• UL (Underwriters Laboratories): La principale certificazione di sicurezza per il mercato statunitense, che indica la conformità a rigorosi protocolli di test.
• CSA (Canadian Standards Association): Lo standard di certificazione equivalente per il mercato canadese.
• CQC (China Quality Certification Center): Certifica la conformità agli standard di mercato cinesi e ai requisiti di qualità.

Conclusione

La selezione di protettori termici appropriati richiede una valutazione completa dei parametri tecnici e degli ambienti applicativi. I prodotti certificati da organismi di test riconosciuti offrono una maggiore garanzia di sicurezza. Una corretta selezione contribuisce a un funzionamento affidabile delle apparecchiature, a una maggiore durata, a costi di manutenzione ridotti e a una migliore competitività del prodotto.