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Oct 30, 2023

L'innovazione nell'interruzione dell'alimentazione migliora l'interruttore elettromagnetico

November 2, 2015 by

2 novembre 2015

di ETRI

Alcuni ricercatori coreani hanno superato un limite tecnologico vecchio di 100 anni fabbricando il primo dispositivo Mott al mondo che riduce le dimensioni e migliora le prestazioni dei tradizionali interruttori elettromagnetici e interruttori automatici.

Il gruppo di ricerca, guidato dal dottor Hyun-Tak Kim dell'Istituto coreano di ricerca sull'elettronica e sulle telecomunicazioni, ha sviluppato un'innovativa tecnologia di interruzione dell'alimentazione basata su un dispositivo Mott di transizione metallo-isolante (Mott MIT).

Il Mott MIT indica il fenomeno per cui un isolante Mott viene improvvisamente convertito in un metallo o viceversa senza la transizione di fase strutturale. Il gruppo di ricerca ha precedentemente sviluppato un interruttore di temperatura critica (CTS) (o dispositivo MIT) Mott MIT che genera una corrente (o segnale) di controllo a una temperatura critica compresa tra 67°C e 85°C come caratteristica unica del biossido di vanadio. Successivamente i dispositivi del MIT sono stati applicati ad alcuni tipi di interruttori elettromagnetici che interrompono la corrente elettrica in caso di sovracorrente.

Un interruttore elettromagnetico tradizionale esistente che assume il ruolo di interrompere l'elettricità attraverso la commutazione meccanica quando conduce una sovracorrente è composto sia da un elettromagnete chiamato contattore magnetico, che collega o scollega i segnali dell'alimentazione principale, sia dal relè di sovraccarico termico con un interruttore on- funzione di spegnimento controllata dalla temperatura. Il relè di sovraccarico è composto sia da un costoso e delicato interruttore meccanico di grandi dimensioni, sia da un bimetallo costituito da due metalli separati con diversi coefficienti di dilatazione termica uniti insieme. Il bimetallo ha la caratteristica di piegarsi in qualsiasi direzione quando viene applicato il calore. La forza di flessione del bimetallo controlla l'interruttore meccanico inducendone la commutazione on-off; questa è stata chiamata "tecnologia centenaria dell'interruzione di corrente"; Westinghouse applicò il diritto di brevetto dell'interruttore automatico utilizzando un bimetallo nel 1924. Tuttavia, il bimetallo subisce un cambiamento delle caratteristiche di flessione durante un utilizzo a lungo termine. Pertanto, la precisione del relè di sovraccarico diminuisce. Infine, anche le prestazioni dell'interruttore elettromagnetico risultano deteriorate; questo è un problema fatale dell'interruttore elettromagnetico tradizionale esistente.

Per risolvere il problema, il gruppo di ricerca utilizza il MIT-CTS al posto del bimetallo come sensore per l'interruttore on-off. In questo caso l'interruttore meccanico viene sostituito da un semplice circuito elettrico che comanda l'elettromagnete, il che significa che la commutazione meccanica viene trasformata in elettronica. Pertanto, il relè di sovraccarico MIT diventa di piccole dimensioni rimuovendo il grande interruttore meccanico e mantiene la precisione indipendentemente dalla temperatura ambientale a lungo termine. Di conseguenza, l'interruttore elettromagnetico MIT ha una caratteristica di commutazione elettronica affidabile e precisa.

Il gruppo di ricerca ha confermato che l'interruttore elettromagnetico sviluppato dal MIT è soddisfatto delle condizioni operative del relè di sovraccarico indicate in uno standard tecnologico coreano, articolo 5.6, KSC 4504 compatibile con lo standard internazionale 60947-4-1. Il team ha inoltre verificato attraverso esperimenti che l'interruttore automatico bimetallico operante al di sotto di 1 KV CA può essere sostituito da quello realizzato con la tecnologia di commutazione elettromagnetica sviluppata dal MIT.

Un rapporto di mercato su "Il mercato mondiale delle apparecchiature e dei sistemi di trasmissione e distribuzione" (Gould Report, 2013) ha annunciato che le vendite dei mercati mondiali degli interruttori di potenza e degli interruttori automatici raggiungeranno circa 29,5 miliardi di dollari nel 2016.

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