Interruttore differenziale

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La corretta scelta degli interruttori differenziali
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1. Generalità

La somma vettoriale delle correnti che percorrono i conduttori attivi (compreso il neutro se esiste) di alimentazione di un circuito, nulla in condizioni di normale isolamento, quando si verifica un guasto verso terra assume valori maggiori di zero e prende il nome di corrente di guasto verso terra o corrente differenziale . L'interruttore automatico differenziale è un dispositivo sensibile alla somma di tali correnti in grado di intervenire quando si presenta una corrente di dispersione verso terra.

2. Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento

Costruttivamente è costituito da un trasformatore toroidale nel quale, in condizioni di normale funzionamento, il flusso risultante dovuto alle correnti che percorrono il circuito è uguale a zero (fig. 1).

Fig. 1 - Principio di funzionamento di un interruttore differenziale

Al manifestarsi di un guasto d'isolamento, ad esempio fase-terra, il flusso risultante non è più nullo ed induce, su di un appropriato avvolgimento secondario, una forza elettromotrice in grado di provocare, tramite l'intervento del relè differenziale, l'apertura dell'interruttore.

Nei piccoli interruttori modulari per attivare lo sganciatore a basso consumo può essere sufficiente l'energia fornita dalla stessa corrente di guasto mentre per gli interruttori di taglia superiore, a causa delle maggiori energie di sgancio necessarie, può essere indispensabile ricorrere ad un apposito amplificatore di segnale. L'amplificatore può essere di tipo meccanico, associato ad uno sganciatore di basso consumo oppure di tipo elettronico con alimentazione ausiliaria derivata direttamente dal circuito protetto. L'interruttore differenziale può essere utilizzato come protezione dai contatti indiretti, come protezione addizionale dai contatti diretti e come protezione contro gli incendi causati dagli effetti termici dovuti alle correnti di guasto verso terra. Per operare una scelta oculata fra le numerose proposte offerte dai costruttori può essere utile conoscere le caratteristiche tecniche fondamentali regolamentate dalle norme di prodotto CEI EN 60947-2 e 61008

La corretta scelta degli interruttori differenziali
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1. Generalità

La somma vettoriale delle correnti che percorrono i conduttori attivi (compreso il neutro se esiste) di alimentazione di un circuito, nulla in condizioni di normale isolamento, quando si verifica un guasto verso terra assume valori maggiori di zero e prende il nome di corrente di guasto verso terra o corrente differenziale . L'interruttore automatico differenziale è un dispositivo sensibile alla somma di tali correnti in grado di intervenire quando si presenta una corrente di dispersione verso terra.

2. Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento

Costruttivamente è costituito da un trasformatore toroidale nel quale, in condizioni di normale funzionamento, il flusso risultante dovuto alle correnti che percorrono il circuito è uguale a zero

Fig. 1 - Principio di funzionamento di un interruttore differenziale

Al manifestarsi di un guasto d'isolamento, ad esempio fase-terra, il flusso risultante non è più nullo ed induce, su di un appropriato avvolgimento secondario, una forza elettromotrice in grado di provocare, tramite l'intervento del relè differenziale, l'apertura dell'interruttore

Fig. 2 – Caratteristiche costruttive e funzionamento dell'interruttore differenziale

Nei piccoli interruttori modulari per attivare lo sganciatore a basso consumo può essere sufficiente l'energia fornita dalla stessa corrente di guasto mentre per gli interruttori di taglia superiore, a causa delle maggiori energie di sgancio necessarie, può essere indispensabile ricorrere ad un apposito amplificatore di segnale. L'amplificatore può essere di tipo meccanico, associato ad uno sganciatore di basso consumo oppure di tipo elettronico con alimentazione ausiliaria derivata direttamente dal circuito protetto. L'interruttore differenziale può essere utilizzato come protezione dai contatti indiretti, come protezione addizionale dai contatti diretti e come protezione contro gli incendi causati dagli effetti termici dovuti alle correnti di guasto verso terra. Per operare una scelta oculata fra le numerose proposte offerte dai costruttori può essere utile conoscere le caratteristiche tecniche fondamentali regolamentate dalle norme di prodotto CEI EN 60947-2 e 61008

La corretta scelta degli interruttori differenziali
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Corrente nominale (In )

E' il valore di corrente che l'apparecchio è in grado di portare ininterrottamente.

Corrente nominale differenziale di intervento ( )

E' il valore di corrente assegnato dal costruttore ad un determinato interruttore che possiede o integra una protezione differenziale. L'interruttore deve operare in funzione di questo valore a condizioni specificate dalle norme.

Corrente nominale differenziale di non intervento ( )

E' il valore di corrente assegnato dal costruttore ed in indicato dalle norme come il 50% della , per il quale l'interruttore differenziale non deve intervenire nelle condizioni definite dalle norme stesse.

Potere di chiusura e di interruzione differenziale nominale ( )

E' il valore della componente alternata della corrente differenziale che l'interruttore può stabilire, portare ed interrompere nelle condizioni specificate dalle norme. Le norme stabiliscono che il valore minimo deve essere scelto tra 10I n e 500 A, scegliendo tra i due il valore più alto.

Potere di chiusura e di interruzione nominale ( Im )

E' il valore efficace della componente alternata della corrente presunta, assegnata dal costruttore, che un interruttore differenziale può stabilire, portare e interrompere in condizioni specificate. Il valore minimo di I m è 10 I n oppure 500 A, scegliendo tra i due il valore più elevato.

Corrente di corto circuito nominale condizionale ( Inc )

E' il valore di corrente di cortocircuito che un interruttore differenziale rispondente alla norma CEI EN 61008 può sopportare senza che degradino le prestazioni o venga pregiudicata la sua funzionalità quando è coordinato con un interruttore o fusibile (SCPD - Short Circuit Protective Device) in grado di garantire la protezione aggiuntiva dalle sovracorrenti.

Corrente di corto circuito nominale condizionale differenziale ( )

E' il valore di corrente differenziale presunta che l'interruttore differenziale, opportunamente coordinato con un opportuno SCPD, può sopportare senza subire danneggiamenti che ne pregiudichino il buon funzionamento. E' un parametro caratteristico degli interruttori differenziali senza sganciatori di sovracorrente incorporati (differenziali puri).

Caratteristica di funzionamento tipo AC

Sono interruttori che funzionano correttamente entro i limiti stabiliti dalle norme solo in presenza di correnti di guasto verso terra di tipo alternato

Caratteristica di funzionamento tipo A

Sono interruttori che funzionano correttamente entro i limiti stabiliti dalle norme in presenza sia di correnti di guasto verso terra di tipo alternato sia di tipo alternato con componenti pulsanti unidirezionali applicate istantaneamente o lentamente crescenti.

Caratteristica di funzionamento tipo B

Sono interruttori che funzionano correttamente entro i limiti stabiliti dalle norme in presenza sia di correnti di guasto verso terra di tipo alternato sia di tipo alternato sia con componenti unidirezionali di tipo continuo.

Differenziali con ritardo intenzionale (selettivi)

Qualunque differenziale (A, AC, e B) può essere di tipo S. Sono caratterizzati da un intervento ritardato (o regolabile per apparecchi rispondenti alla norma CEI EN 60947-2) rispetto altri differenziali di tipo istantaneo. Sono utilizzati quando occorre realizzare la selettività differenziale.

Differenziali immuni da interventi intempestivi

Apparecchio immune da scatti intempestivi a causa di onde di corrente di tipo impulsivo che circolano attraverso le capacità in aria che si creano fra l'impianto e la terra, causate da sovratensioni di origine atmosferica o da manovre di grossi carichi sulla rete di alimentazione.

Fig. 4 - Esempi di targhe

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4. I vari tipi di interruttori differenziali

In relazione ad alcuni parametri caratteristici si possono individuare diversi esemplari di interruttori differenziali. In tabella 1 sono raccolte le più diffuse tipologie di prodotto offerte dal mercato.

Tab. 1 - Classificazione degli interruttori differenziali

5. Protezione dalle sovracorrenti

Gli interruttori differenziali devono essere provvisti di protezione contro le sovracorrenti. In relazione a tale protezione si suddividono in differenziali senza sganciatore magnetotermico (differenziali puri), adattabili (assiemabili dall'installatore) o con protezione magnetotermica incorporata

- Le varie tipologie di interruttori differenziali

Quando l'interruttore differenziale è puro (senza sganciatori di sovracorrente incorporati) deve essere protetto contro i sovraccarichi e i cortocircuiti. Le norme (CEI EN 61008-1) stabiliscono le prove che il costruttore deve eseguire per stabilire il corretto coordinamento tra l'interruttore differenziale ed il dispositivo di protezione contro il cortocircuito (SCPD - Short Circuit Protective Device, indifferentemente un fusibile o un interruttore automatico). Gli interruttori differenziali puri associati ad opportuni SCPD, devono infatti poter sopportare i valori di energia specifica passante (I 2 t) e di corrente di picco (I p ) che sono dichiarati dal costruttore. L'SCPD deve cioè essere scelto con caratteristiche di limitazione dell'energia specifica passante I 2 t e della corrente di picco I P non superiori a quelli specificamente dichiarati dal costruttore per l'interruttore differenziale. Ad esempio, con riferimento alle figure 6 e 7, confrontando le caratteristiche di limitazione dell'SCPD coi valori di I 2 t (50000 A 2 s) e di I P (4500 A) sopportati dall'interruttore differenziale, si può rilevare il valore massimo di corrente (4000 A) per il quale il dispositivo differenziale risulta protetto contro il cortocircuito.