La scheda tecnica sembrava perfetta. Valore Icu di 50 kA, ben al di sopra della corrente di guasto calcolata di 38 kA. Hai approvato l'ordine, l'interruttore è stato spedito, l'installazione è andata liscia.
Tre mesi dopo, un cortocircuito sulla sbarra di distribuzione principale. L'interruttore ha interrotto il guasto in millisecondi, esattamente come progettato. Ma quando il tuo team ha riattivato l'alimentazione ed eseguito la diagnostica, la resistenza di contatto dell'interruttore era triplicata. La camera di spegnimento dell'arco mostrava danni da calore. Ciò che era stato valutato per decenni di servizio era ora marginale dopo una singola interruzione di guasto. La produzione è ripresa, ma hai ordinato una sostituzione e hai archiviato il rapporto di guasto.
La causa principale? Avevi controllato Icu, la capacità dell'interruttore di interrompere la corrente di guasto massima una volta. Non avevi controllato Ics, la capacità di interruzione di servizio che determina se l'interruttore rimane affidabile dopo aver svolto il suo lavoro. Il tuo interruttore da 50 kA aveva un valore Ics di soli 25 kA (50% di Icu). Il guasto di 38 kA era ben entro Icu, ma ben oltre Ics. L'interruttore si era comportato come un “Eroe da un colpo solo”—ha salvato il tuo sistema, ma non potrebbe farlo di nuovo.
Questo è “L'angolo cieco di Ics,” ed è l'errore di specifica dell'interruttore automatico #1 nelle installazioni industriali.
Le quattro valutazioni: ciò che la tua scheda tecnica non ti dice
Apri qualsiasi scheda tecnica dell'interruttore automatico—MCCB, ACB, non importa—e troverai quattro valori nominali di cortocircuito elencati con un contesto minimo:
- Icu (capacità nominale di interruzione del cortocircuito ultimo)
- Ics (capacità nominale di interruzione del cortocircuito di servizio)
- Icw (corrente nominale di tenuta al cortocircuito)
- Icm (capacità nominale di chiusura in cortocircuito)
Quattro acronimi. Quattro numeri, tipicamente in kA o kA di picco. E a meno che tu non abbia specificato centinaia di interruttori, quasi nessuna intuizione su quali governano effettivamente l'affidabilità nella TUA applicazione.
Ecco cosa la scheda tecnica non ti dice: Queste valutazioni non sono partner uguali. Per un circuito di alimentazione del motore, Icu e Ics dominano la tua affidabilità: Icw non si applica nemmeno. Per un arrivo principale con selettività ritardata, Icw diventa fondamentale. Per un interruttore di trasferimento che potrebbe chiudersi su un guasto esistente, la verifica di Icm è essenziale.
Le valutazioni sono definite dalla norma IEC 60947-2:2024 (l'ultima edizione, pubblicata a settembre 2024) e sono precise, testabili e obbligatorie. Ma capire cosa significano—e, cosa più importante, quando ognuna conta—richiede la traduzione del linguaggio dello standard in logica applicativa.
Decodifichiamo tutti e quattro, a partire da quello che tutti controllano ma spesso fraintendono.
Icu: L'eroe da un colpo solo (capacità di interruzione ultima)
Icu è la massima corrente di cortocircuito presunta che l'interruttore può interrompere alla sua tensione nominale senza essere distrutto. È il limite ultimo: il guasto più elevato che l'interruttore può eliminare e comunque aprirsi fisicamente, spegnere l'arco e prevenire guasti catastrofici.
Ma ecco la sfumatura critica: Icu è testato secondo una sequenza IEC specifica: O‑t‑CO. L'interruttore si apre per eliminare un guasto, c'è un ritardo di tempo (t), quindi si chiude e si apre immediatamente di nuovo per eliminare un secondo guasto al livello Icu. Se l'interruttore sopravvive—il che significa che interrompe con successo entrambi i guasti senza saldare i contatti, esplodere o non riuscire ad aprirsi—supera il test Icu.
Ciò che il test NON verifica è se l'interruttore è ancora in buone condizioni in seguito. Dopo il test Icu, il dispositivo potrebbe presentare erosione dei contatti, danni alla camera di spegnimento dell'arco o usura meccanica che lo rende inadatto al servizio continuato. Pensa a Icu come alla capacità dell'interruttore di morire eroicamente: proteggerà la tua installazione dal guasto peggiore, anche se non può fare molto altro dopo.
Questo è il motivo per cui lo chiamiamo “L'eroe da un colpo solo.”
Perché solo Icu non è sufficiente
La maggior parte degli ingegneri sa di verificare che Icu ≥ corrente di guasto presunta nel punto di installazione. Questo è il primo passo ed è non negoziabile. Un interruttore con Icu inadeguato è un guasto catastrofico in attesa di accadere: i contatti possono saldarsi, le camere di spegnimento dell'arco possono rompersi e quella che dovrebbe essere una protezione controllata diventa un evento incontrollato.
Ma Icu non ti dice nulla sull'affidabilità dopo che l'interruttore ha svolto il suo lavoro. Funzionerà correttamente al prossimo guasto? Soddisferà ancora i suoi valori nominali di resistenza termica e meccanica? Non è questo che test Icu. Per tale garanzia, è necessario esaminare la successiva valutazione: Ics.
I tipici MCCB e ACB industriali hanno valori nominali Icu che vanno da 10 kA a 150 kA, a seconda delle dimensioni del telaio e dell'applicazione. Il tuo compito è garantire che Icu superi la massima corrente di guasto presunta nel punto di installazione, in genere con un margine di sicurezza del 10-20% per tenere conto delle modifiche del sistema durante la durata dell'installazione (generazione aggiunta, impedenza ridotta, ecc.).
Ma questo è solo il requisito di ingresso. Icu ti fa entrare. Ics determina se puoi rimanere.
Ics: Il guerriero dal lunedì al venerdì (capacità di interruzione di servizio)
Ics è la capacità nominale di interruzione del cortocircuito di servizio: la massima corrente di guasto alla quale l'interruttore è verificato per rimanere in buone condizioni operative dopo l'interruzione. Questa è la valutazione che determina se il tuo interruttore funzionerà ancora in modo affidabile dopo aver eliminato un guasto.
Ics è testato con una sequenza più impegnativa di Icu: O‑CO‑CO. L'interruttore si apre per eliminare un guasto al livello Ics, si chiude e si apre immediatamente di nuovo (CO), quindi ripete il ciclo (CO) per un totale di tre interruzioni di guasto. Dopo questa sequenza, l'interruttore deve ancora soddisfare tutte le sue specifiche di prestazione: resistenza di contatto entro i limiti, funzionamento meccanico regolare, resistenza termica ed elettrica inalterata. Quindi è sottoposto a ulteriori test di verifica, tra cui la tenuta dielettrica e i controlli funzionali finali.
Se lo supera, l'interruttore è certificato per il servizio a quel livello di corrente. Questo è il “Guerriero dal lunedì al venerdì”—l'interruttore su cui puoi contare per funzionare correttamente non solo una volta, ma ripetutamente durante la vita dell'installazione.
Il rapporto Ics-to-Icu: il divario di affidabilità
Ecco dove diventa critico: Ics è sempre espresso come percentuale di Icu. Rapporti comuni per interruttori automatici industriali:
- 25% di Icu (MCCB di fascia bassa, di tipo residenziale)
- 50% di Icu (MCCB industriali entry-level)
- 75% di Icu (MCCB industriali standard)
- 100% di Icu (MCCB industriali premium e la maggior parte degli ACB)
Un interruttore con 80 kA Icu e 40 kA Ics (rapporto 50%) è certificato per un servizio affidabile solo fino a interruzioni di guasto di 40 kA. Tra 40 kA e 80 kA, è nel divario di affidabilità: eliminerà il guasto (questo è ciò che garantisce Icu), ma potrebbe non essere riparabile in seguito.
Questo è “L'angolo cieco di Ics” in azione: verifichi Icu, presumi che l'interruttore sia “valutato” per il tuo livello di guasto e non controlli mai se Ics copre la tua corrente di guasto presunta effettiva. Quindi si verifica il primo guasto reale, l'interruttore funziona a 55 kA e successivamente è degradato. Forse funziona ancora—o forse la resistenza di contatto è aumentata, la calibrazione dello sgancio è cambiata e stai guardando un dispositivo inaffidabile in una posizione critica.
Pro-Tip #1: Nella pratica industriale europea, specificare Ics = 100% di Icu è standard per le applicazioni critiche. La differenza di prezzo è minima: in genere 300-600 € in più per un interruttore Ics al 100% rispetto a un modello Ics al 50% nella stessa dimensione del telaio. La differenza di affidabilità è enorme. Un interruttore con 50 kA Icu e 25 kA Ics (50%) potrebbe essere inutilizzabile dopo la sua prima interruzione di guasto importante. Un interruttore con 50 kA Icu e 50 kA Ics (100%) è certificato per un servizio ripetuto a piena capacità di guasto.
Quando Ics è uguale a Icu (e quando non lo è)
Per ACB (interruttori automatici in aria) e MCCB premium, Ics è in genere uguale a Icu—rapporto 100%. Questi interruttori sono progettati per un servizio industriale pesante in cui l'affidabilità post-guasto non è negoziabile.
Per MCCB economici e dispositivi di tipo residenziale, Ics può essere il 25% o il 50% di Icu. Questi interruttori sono destinati ad applicazioni in cui le correnti di guasto sono inferiori o in cui l'interruttore viene trattato come un dispositivo sacrificale che viene sostituito dopo un guasto importante.
La domanda a cui devi rispondere: la tua installazione è una in cui un interruttore viene sostituito dopo ogni guasto importante? O hai bisogno che rimanga riparabile?
Pro-Tip #5: Non presumere mai che un Icu elevato significhi automaticamente un Ics adeguato. Un interruttore Icu da 100 kA con Ics da 25 kA (rapporto 25%, comune negli MCCB di tipo residenziale) NON è adatto per applicazioni industriali in cui la corrente di guasto presunta è di 60 kA e la riparabilità post-guasto è importante. Verifica sempre Ics ≥ corrente di guasto presunta per un funzionamento affidabile.
Icw: Il guardiano della selettività (corrente di tenuta al cortocircuito)
Icw è la corrente nominale di tenuta al cortocircuito: la massima corrente di guasto che l'interruttore può trasportare per una breve durata specificata (in genere 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 o 1,0 secondi) senza scattare o subire danni. Questa valutazione esiste per consentire la selettività ritardata nei sistemi di distribuzione.
Ma ecco la prima cosa che devi sapere: Non tutti gli interruttori hanno un valore nominale Icw.
La norma IEC 60947-2 definisce due categorie di selettività:
- Categoria A: Interruttori automatici senza ritardo intenzionale di breve durata. Questi intervengono istantaneamente (o quasi) quando la corrente di guasto supera la loro impostazione di intervento istantaneo. La maggior parte degli MCCB per alimentatori motore, distribuzione finale e circuiti derivati sono dispositivi di Categoria A. Gli interruttori di Categoria A non hanno una corrente nominale Icw.
- Categoria B: Interruttori automatici che possono essere impostati con un ritardo intenzionale di breve durata, consentendo ai dispositivi a valle di eliminare prima i guasti (selettività). Questi interruttori devono resistere alla corrente di guasto per la durata del ritardo senza danni. Solo gli interruttori di Categoria B hanno una corrente nominale Icw.
In genere, gli ACB e gli MCCB per impieghi gravosi utilizzati come interruttori di arrivo principali, interruttori di collegamento sbarre o interruttori di alimentazione in sistemi di distribuzione a più livelli sono dispositivi di Categoria B.
Perché Icw è importante: la selettività in azione
Immagina un sistema di distribuzione a tre livelli:
- Interruttore di arrivo principale (Categoria B, con corrente nominale Icw)
- Interruttori di alimentazione verso diverse sezioni dell'impianto (Categoria A o B, a seconda delle dimensioni)
- Interruttori automatici di derivazione per singoli carichi (Categoria A)
Si verifica un guasto su un circuito derivato. Si desidera che intervenga solo l'interruttore di derivazione, lasciando chiusi l'alimentatore e l'arrivo principale in modo che il resto dell'impianto continui a funzionare. Questa è la selettività.
Per ottenere ciò, gli interruttori di alimentazione e di arrivo principale devono avere impostazioni di ritardo di breve durata: “Attendi 0,1 secondi per vedere se qualcosa a valle elimina il guasto prima di intervenire”. Durante quel ritardo di 0,1 secondi, l'interruttore a monte trasporta l'intera corrente di guasto. Se il guasto è di 40 kA e la corrente nominale Icw dell'arrivo principale è solo di 30 kA per 0,1 secondi, l'interruttore subirà danni termici e meccanici durante il ritardo, anche se ha ritardato con successo il suo intervento.
Questo è il motivo per cui Icw è chiamato “Il guardiano della selettività”—determina se il tuo interruttore a monte può tenere il cancello abbastanza a lungo da consentire alla protezione a valle di agire.
Pro-Tip #2: Se il tuo interruttore non ha una corrente nominale Icw sulla sua scheda tecnica, è un dispositivo di Categoria A con intervento istantaneo: non provare a utilizzarlo per la selettività con ritardo intenzionale di breve durata. Solo gli interruttori di Categoria B (in genere ACB e MCCB per impieghi gravosi) possono supportare il coordinamento a tempo tramite Icw. Cercare di forzare un interruttore di Categoria A in un ruolo di selettività comporterà interventi intempestivi o danni all'interruttore.
Quando Icw non è importante
Per i circuiti di alimentazione del motore, i quadri di distribuzione finali e la maggior parte delle applicazioni dei circuiti derivati, Icw è irrilevante. Questi interruttori sono dispositivi di Categoria A progettati per intervenire il più rapidamente possibile quando si verifica un guasto. Nessun ritardo, nessun coordinamento della selettività a livello di interruttore (potresti utilizzare fusibili o altri dispositivi per il coordinamento) e quindi nessuna necessità di capacità di tenuta di breve durata.
La tua lista di controllo delle specifiche per queste applicazioni: Icu e Ics. Questo è tutto. Icw non si applica.
Icm: il momento di chiusura (potere di chiusura in cortocircuito)
Icm è il potere di chiusura in cortocircuito nominale: la corrente istantanea di picco più alta che l'interruttore può chiudere (inserire) in condizioni di prova specificate. Questa corrente nominale affronta uno scenario a cui la maggior parte degli ingegneri non pensa: cosa succede se si chiude un interruttore mentre esiste già un guasto sul circuito?
Sembra un caso limite, ma non lo è:
- Commutatori automatici che potrebbero chiudersi su un guasto preesistente durante la commutazione della sorgente
- Richiusura manuale dopo un guasto che non è stato localizzato ed eliminato
- Operazioni di parallelamento dove gli interruttori si chiudono per sincronizzarsi con la sbarra sotto tensione
- Ripristino della sorgente dopo l'eliminazione a monte dove persistono i guasti a valle
Nell'istante in cui un interruttore si chiude su un guasto, le forze di chiusura sono enormi, molto più alte della corrente di guasto a regime. Il primo semi-ciclo di corrente include la componente asimmetrica di picco, che può essere da 2,0 a 2,5 volte la corrente di guasto a regime RMS, a seconda del fattore di potenza del circuito (o rapporto X/R).
Questo è “Il momento di chiusura”—l'istante più violento nella vita operativa di un interruttore.
Calcolo di Icm: la relazione del fattore k
La norma IEC 60947-2 definisce Icm in termini di un moltiplicatore (fattore k) applicato a Icu. Il fattore k dipende dal fattore di potenza di cortocircuito (cosφ) del circuito di prova, che varia con la corrente nominale Icu:
| Intervallo Icu | Fattore di potenza di prova (cosφ) | Fattore k | Picco Icm |
|---|---|---|---|
| 6–10 kA | 0.5 | 1.7 | 1,7 × Icu |
| 10–20 kA | 0.3 | 2.0 | 2,0 × Icu |
| 20–50 kA | 0.25 | 2.1 | 2.1 × Icu |
| ≥50 kA | 0.2 | 2.2 | 2,2 × Icu |
Esempio: Un interruttore con Icu di 100 kA (nell'intervallo ≥50 kA) ha un Icm standardizzato di almeno 2,2 × 100 kA = Picco di 220 kA.
Se la corrente di guasto presunta del tuo sistema è di 90 kA RMS e il rapporto X/R indica una componente asimmetrica di picco di 200 kA, l'Icm del tuo interruttore deve essere di almeno 200 kA di picco per chiudere in sicurezza su quel guasto.
Pro-Tip #3: Per verificare il potere di chiusura, utilizzare il fattore k standardizzato dalla norma IEC 60947-2: per gli interruttori con corrente nominale ≥50 kA Icu, Icm deve essere almeno 2,2 × Icu (picco). Un interruttore da 100 kA necessita di Icm ≥ 220 kA di picco per chiudere in sicurezza su un guasto. La maggior parte degli interruttori moderni sono progettati con Icm adeguato alla loro corrente nominale Icu, ma verifica sempre questa specifica per le applicazioni di commutazione, gli schemi di richiusura automatica o qualsiasi scenario in cui l'interruttore potrebbe chiudersi in condizioni di guasto.
Quando Icm è più importante
Per la maggior parte delle installazioni fisse in cui gli interruttori si chiudono in condizioni normali (senza guasti) e si aprono solo per eliminare i guasti, la verifica di Icm è secondaria: l'Icm standard del produttore per la data Icu è in genere adeguato.
Ma per i commutatori, i sistemi di richiusura automatica o le applicazioni in cui la chiusura su un guasto è uno scenario credibile, Icm diventa una specifica primaria. Verifica entrambi:
- Icm ≥ corrente di guasto asimmetrica di picco per il tuo sistema
- Il design meccanico ed elettrico dell'interruttore è adatto per il servizio di chiusura (alcuni interruttori sono “solo interruzione” e non sono adatti per la chiusura su guasti)
Quali correnti nominali sono importanti per la tua applicazione
Ora che hai capito cosa significa ogni corrente nominale, ecco la logica dell'applicazione:
Circuiti di alimentazione motore (Categoria A, Scatto istantaneo)
- Priorità 1: Icu ≥ corrente di guasto presunta (con margine del 10-20%)
- Priorità 2: Ics il più alta possibile—idealmente 75-100% di Icu per affidabilità industriale
- Priorità 3: Icm verifica ≥ k × Icu secondo lo standard IEC (di solito automatico se l'interruttore è selezionato correttamente)
- Non applicabile: Icw (Gli interruttori di Categoria A non hanno ritardo di breve durata)
Questi interruttori scattano istantaneamente in caso di guasto. La tua affidabilità dipende da Ics. La differenza di costo tra un interruttore con Ics al 50% e uno con Ics al 100% nello stesso telaio è irrilevante rispetto al costo della sostituzione dell'interruttore post-guasto e dei tempi di inattività della produzione.
Arrivi principali e interruttori di collegamento sbarra (Categoria B, Coordinamento della selettività)
- Priorità 1: Icu potenziale corrente di guasto
- Priorità 2: Icw ≥ corrente di guasto presunta per l'impostazione del ritardo di breve durata che si prevede di utilizzare (verificare sia la corrente CHE il tempo: es., Icw = 50 kA per 0,5 secondi)
- Priorità 3: Ics = 100% di Icu (standard per ACB e MCCB premium)
- Priorità 4: Icm verifica ≥ k × Icu
Per queste applicazioni, Icw diventa fondamentale. Se si imposta un ritardo di breve durata di 0,5 secondi per la selettività, l'Icw dell'interruttore deve coprire la corrente di guasto presunta per l'intera durata.
Commutatori (Potenziale chiusura su guasto)
- Priorità 1: Icu potenziale corrente di guasto
- Priorità 2: Icm ≥ corrente di guasto asimmetrica di picco (calcolare dal rapporto X/R del sistema)
- Priorità 3: Ics = 100% di Icu
- Priorità 4: Verificare che l'interruttore sia omologato per il servizio di chiusura (non tutti gli interruttori lo sono)
Per i commutatori e la richiusura automatica, Icm sale nella lista delle priorità. È necessario assicurarsi che l'interruttore possa chiudere su un guasto senza saldatura dei contatti o guasti meccanici.
Pro-Tip #4: Per i circuiti di alimentazione motore con scatto istantaneo, la gerarchia delle specifiche è: 1) Icu ≥ corrente di guasto presunta, 2) Ics il più alta possibile (idealmente 75-100% di Icu), 3) Icw non si applica, 4) Icm verifica ≥ k × Icu. Per gli arrivi principali con selettività, aggiungere Icw come priorità 2 e assicurarsi che corrisponda alla durata dell'impostazione del ritardo.
Conclusione: Oltre gli acronimi
Tornando a quell'interruttore guasto dall'apertura: 50 kA Icu, 25 kA Ics, installato su un sistema di corrente di guasto di 38 kA. L'errore di specifica non è stato un errore di calcolo, ma il controllo della valutazione sbagliata.
Icu, Ics, Icw e Icm non sono intercambiabili. Non sono tutti ugualmente importanti per ogni applicazione. E la scheda tecnica non ti dirà quali governano l'affidabilità per la TUA installazione.
La gerarchia è:
- Icu è il tuo requisito di ingresso: l'interruttore deve gestire il massimo guasto presunto.
- Ics è la tua metrica di affidabilità: la valutazione che determina la riparabilità post-guasto.
- Icw è il tuo abilitatore di selettività: rilevante solo per gli interruttori di Categoria B con ritardo di breve durata.
- Icm è la tua verifica di chiusura: fondamentale per i commutatori e le applicazioni di richiusura.
La maggior parte degli errori di specifica si verificano al secondo passaggio: Icu adeguato, Ics inadeguato. La soluzione è semplice: specificare Ics ≥ corrente di guasto presunta e, per le applicazioni industriali critiche, insistere su Ics = 100% di Icu. Il sovrapprezzo è minimo. Il guadagno di affidabilità è tutto.
Il tuo interruttore di circuito‘lavoro è proteggere la tua installazione e rimanere pronto per il prossimo guasto. Tutte e quattro le valutazioni contano, ma solo se sai quali controllare per la tua applicazione.
Standard & Fonti Di Riferimento:
- IEC 60947-2:2024 (Apparecchiature di bassa tensione – Parte 2: Interruttori automatici)
- IEC 60947-2:2024 Definizioni delle categorie di selettività (Categoria A e B)
- IEC 60947-2:2024 Sequenze di prova di cortocircuito (O‑t‑CO per Icu, O‑CO‑CO per Ics)
- IEC 60947-2:2024 Tabelle dei fattori k della capacità di chiusura
La Tempestività Dichiarazione: Tutte le specifiche tecniche, le definizioni delle valutazioni e i riferimenti standard sono accurati a partire da novembre 2025. IEC 60947-2:2024 (Edizione 6.0) è la versione corrente, pubblicata a settembre 2024.
