Dispositivi di protezione attiva: gli interruttori differenziali

Interruttori differenzialiIl sezionamento di un circuito elettrico e l’interruzione della corrente elettrica sono due funzioni fondamentali per la sicurezza, il comando e la protezione degli impianti elettrici. La protezione contro le sovracorrenti è garantita da fusibili o relè termici o magnetici (o i due combinati), mentre l’interruttore differenziale è il dispositivo di protezione attiva per eccellenza contro le tensioni di contatto.
Cos’è l’interruttore differenziale?
“Interruttore differenziale” è un termine generico che individua una categoria di interruttori che si aprono automaticamente in risposta a una corrente differenziale uguale o superiore a un valore limite: la corrente differenziale di intervento nominale dell’interruttore. L’interruttore differenziale, che può anche essere identificato con l’acronimo inglese RCD (Residual Current Device), svolge un ruolo fondamentale nella protezione mediante interruzione dell’alimentazione in quanto direttamente sensibile alle correnti di guasto che si chiudono verso terra.
Quando si verificano correnti verso terra per qualunque tipo di difetto di isolamento verso terra, la somma vettoriale delle correnti nei conduttori attivi non è più uguale a zero, e l’interruttore differenziale apre il circuito annullando la situazione di pericolo e segnalando il guasto.
Come è fatto?
Un interruttore differenziale è costituito da alcuni elementi fondamentali:
  • I contatti, hanno lo scopo di consentire l’apertura e la chiusura del circuito e sono proporzionati in funzione della corrente che sono chiamati a interrompere;
  • il rilevatore differenziale, costituito da un trasformatore con nucleo magnetico toroidale (a bassa riluttanza magnetica) sul quale sono disposti due avvolgimenti principali e un avvolgimento secondario che alimenta lo sganciatore per l’apertura dei contatti;
  • il relè polarizzato;
  • il tasto di prova, ha lo scopo di verificare periodicamente la funzionalità dell’apparecchio.
In condizioni di funzionamento normale dell’impianto, le correnti che percorrono gli avvolgimenti principali sono uguali e, pertanto, in tale situazione non si genera, nell’avvolgimento secondario, nessuna forza elettromotrice. Se invece per difetto dell’isolamento si verificasse una dispersione di corrente a valle del dispositivo, si determinerebbe una corrente risultante tale da permettere un flusso magnetico nel toroide che generebbe una forza elettromotrice nell’avvolgimento secondario tale da provocare l’intervento dello sganciatore e l’apertura dei contatti.

La scelta degli interruttori differenziali

La scelta degli interruttori differenziali può essere basata sulla forma d’onda della corrente alla quale i dispositivi differenziali garantiscono l’intervento in:

  • tipo AC;
  • tipo A
  • tipo B.

È importante scegliere il tipo di interruttore differenziale secondo il tipo di applicazione e di corrente di guasto a terra che può prodursi. Gli interruttori differenziali sono classificati in 3 categorie diverse, a seconda della loro attitudine ad assicurare la protezione contro diversi tipi di correnti di guasto a terra:

  1. TIPO AC: l’apertura dell’interruttore è assicurata per correnti alternate sinusoidali differenziali applicate improvvisamente o lentamente crescenti.
  2. TIPO A: l’apertura dell’interruttore è assicurata come per il tipo AC per correnti pulsanti unidirezionali e per correnti pulsanti unidirezionali applicate istantaneamente o lentamente crescenti.
  3. TIPO B: l’apertura dell’interruttore è assicurata come per il tipo A e inoltre per correnti alternate sinusoidali differenziali fino a 1000 Hz, per correnti differenziali continue senza ondulazioni, applicate istantaneamente o lentamente crescenti.

In linea di principio gli interruttori differenziali possono essere realizzati e scelti con qualsiasi valore di corrente differenziale nominale di intervento. Tuttavia è preferibile adottare valori tra quelli normalizzati dalle Norme CEI (6, 10, 30, 100, 300 o 500 mA), tenendo anche in debito conto che:

  • 30 mA è il valore massimo ammissibile per la protezione addizionale contro i contatti diretti;
  • 300 mA è il valore massimo ammissibile nei casi generali per la protezione contro l’incendio.

L’interruttore differenziale può garantire la protezione contro:

  • i contatti indiretti;
  • i contatti diretti;
  • l’incendio.
Protezione contro i contatti indiretti

La scelta dell’interruttore differenziale dovrebbe essere allineata con le raccomandazioni riportate nella Norma CEI 64-8, tenendo in debito conto i diversi sistemi di messa a terra. Si osserva che, se la corrente differenziale di intervento nominale fosse scelta non supe
riore a 300 mA, sarebbe possibile usare un solo interruttore differenziale per la protezione contro l’incendio e la protezione contro i contatti indiretti.

Protezione contro i contatti diretti

Un interruttore differenziale avente una corrente differenziale di intervento nominale non superiore a 30 mA del tipo non ritardato (non selettivo) può essere utilizzato per realizzare una protezione addizionale anche contro i contatti diretti tra una persona e un conduttore attivo.

Protezione contro l’incendio

Tra le cause di innesco di un incendio devono essere annoverate anche le correnti di dispersione verso terra legati al deterioramento dell’isolamento. Affinché una protezione differenziale sia efficace anche contro l’incendio convenzionalmente si assume che la IΔn debba essere inferiore a 300 mA eccetto casi particolari. Per la protezione contro l’incendio, l’interruttore differenziale deve interrompere tutte le fasi e il neutro.

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